SU1583778A1 - Способ определени рассе ни энергии и собственной частоты механической колебательной системы и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости. Цель достигаетс  путем измерени  только двух текущих интервалов времени (исходные данные) и последующего функционального преобразовани  исходных данных. Исследуема  линейна  механическа  колебательна  система возбуждаетс  каким-либо механическим воздействием, например, ударом. Свободное движение в этом случае представл ет собой затухающие колебани . Фиксируют сигналы, равные промежутку времени Δ 1 между первым моментом T 1 прохождени  положени  равновеси  и моментом T 2 равенства нулю скорости колебаний и промежутку времени Δ 2 между первым моментом T 1 и вторым моментом T 3 прохождени  положени  равновеси . Параметр H рассе ни  механической энергии и собственную частоту ω о колебаний системы определ ют из услови  H=ϕ/Δ 2 .CTG(Δ 1/Δ 2ϕ)

Ω 0=ϕ/Δ 2 .1/SIN(Δ 1/Δ 2ϕ, где Δ 1=T 2-T 1

Δ 2=T 3-T 1. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости, которое достигаетс  путем измерени  только двух текущих интервалов времени и последующего функционально их преобразовани .

В режиме затухающих колебаний линейных механических колебательных

систем с одной степенью свободы промежуток времени между двум  соседни- ми моментами положени ми равновеси 

равен

Дг tb - t,

/W ,

(О

где

Си

(2)

си,

- частота свободных колебаний;

uJ, - собственна  частота колебаний;

h - коэффициент демпфировани 

(параметр рассе ни  механической энергии); -первый и второй соседние моменты прохождени  положени  равновеси .

Обозначим

t,,t

Л3 &г-2йл (t 2(t5- tl)

з- t,) - t

- 2ts +

1

где t - момент равенства нулю скоI

рости колебаний.

(3)

(4)

(5)

Определим h из (5)

( 1

1 и

-

2 (6)

Из соотношени  (2) определим td

. Ш} +

h1

(7)

Учитыва  соотношени  (1),(6) и (7), получим

to.

X

или

1Г

1

cos

Г ( Л«

-t 2

Учитыва , что

ZU 4- - 24

1

(9)

о 

10

о15

)

20

25

)

30

d

35

40

45

(8)

50

)

55

Ю)

42 между со- и t положеВведенные новые операции позвол ют за счет измерени  только двух текущих интервалов времени (исходные данные) без измерени  мгновенных значений перемещени , скорости и ускорени  путем функционального преобразовани  исходных данных получить значени  параметра h рассе ни  механической энергии и частоты WJfl собственных колебаний системы, что повышает помехоустойчивость.

Предложенный способ осуществл ют следующим образом.

Исследуема  линейна  механическа  колебательна  система возбуждаетс  каким-либо механическим воздействием , например кратковременным воздействием - ударом.

Свободное движение в этом случае представл ет собой затухающие колебани  .

Фиксируют сигнал, равный промежутку Л , времени между моментом t , прохождени  положени  равновеси  и моментом t: 2 равенства нулю скорости и промежутку времени седними моментами t 1 ни  равновеси .

Как следует из теоретических исследований (соотношени  (9) и (lO)J параметр h рассе ни  механической энергии и собственную частоту uja определ ют в результате Лункциональ- ного преобразовани  сигналов Д1 и

Л2.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства дл  реализации предложенного способа определени  рассе ни  энергии и собственной частоты линейной механической колебательной системы; на фиг. 2 - эпюры затухающих колебаний перемещени  X и скорости X .

Устройство содержит измерительный преобразователь 1 скорости X,интегратор 2, первый 3 и второй 4 знако- чувствительные элементы, элемент И5, первый 6 и второй 7 дифференцирующие элементы, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 1 I диоды,пер - вый 12 и второй 13 инверторы,первый 14 и второй 15 триггеры,генератор 16 импульсов, первый 17 и второй 18 ключи, первый 19 и второй 20 счетчики импульсов, первый 21 и второй 22 регистры, первый 23 и второй 24 циф- роаналоговый преобразователи (ЦАП), элемент 25 задержки, блок 26 деле515

ни , первый 27, второй 28 и третий 29 блоки умножени , первый 30 и второй 31 преобразователи, первый 32 и второй 33 выходы устройства.

Выход измерительного преобразовател  1 скорости подключен к объединенным входам интегратора 2 и первого знакочувствительного элемента 3, выход интегратора 2 подключен к вхо- ду второго знакочувствительного элемента 4, выход которого подключен к первому входу элемента И5 непосредственно , а к единичному входу второ- го триггера 15 - через последова- тельно соединенные второй дисЬгЬерен- цирующий элемент 7 и второй диод 9 в пр мом направлении.

Нулевой вход второго триггера 15 подключен к выходу второго цифАерен- цирующего элемента 7 через последовательно соединенные четвертый диод 11 и второй инвертор 13.

Выход первого знакочувствительного элемента 3 подключен к второму входу элемента И5, выход которого через последовательно соединенные первый дифференцирующий элемент 6 и первый диод 8, включенный в пр мом направлении к единичному входу первого триггера 14, нулевой вход которого подключен к выходу первого дифференцирующего элемента 6 через последовательно соединенные третий диод 10, включенный в обратном нап- равлении, и первый инвертор 12,

Единичные выходы первого 14 и второго 15 триггеров подключены к управл ющим входам первого 17 и второго 18 ключей соответственно, входы которых объединены и подключены к выходу генератора 16 импульсов.

Выходы первого 17 и второго 18 ключей подключены к входам первого 19 и второго 20 счетчиков соответст- венно,

Выходы разр дов первого 19 и второго 20 счетчиков подключены к входа первого 21 и второго 22 регистров соответственно , выходы которых через первый 23 и второй 24 ЦАП соответственно подключены к первому входу блока 27 умножени  и входу Делитель блока 26 делени , к входу Делимое которого подключен выход источника напр жени  величиной fT соответственно .

Выход блока 26 делени  подключен к объединенным первым входам первого

27, второго 28 и третьего 29 блоков умножени . Выход первого блока 27 умножени  подключен к объединенным входам первого 30 и второго 31 преобразователей , выходы которых подключены к вторым входам блоков 28 и 29 умножени  соответственно,выходы которых подключены к первому 32 и второму 33 выходам устройства.

Выход второго инвертора 13 подключен к управл ющим входам первого 21 и второго 22 регистров непосредственно , а к установочным входам первого 19 и второго 20 счетчиков через элемент 25 задержки.

Устройство работает следующим образом .

Измерительный преобразователь 1 скорости формирует на выходе напр жение , пропорциональное производной перемещени  X, а на выходе интегратора 2 формируетс  напр жение,пропорциональное перемещению X. На выходах первого 3 и второго 4 знакочувстви- тельных элементов формируютс  сигналы в течение положительных полупериодов входных сигналов XX соответственно .

На выходе элемента И5 формируетс  сигнал при совпадении положительных значений X и X в каждом полупериоде .

В момент t формировани  сигнала на выходе элемента И5 первый триггер 14 устанавливаетс  в единичное состо ние импульсом с выхода первого диода В, ,

При этом первый ключ 17 замыкаетс  и на вход первого счетчика 19 поступают импульсы с выхода генератора 6 импульсов.

В тот же момент t1 времени второй триггер 15 устанавливаетс  в единичное состо ние импульсом с выхода второго дифференцирующего элемента /. При этом замыкаетс  второй ключ 18 и импульсы с выхода генератора 16 импульсов поступают на вход второго счетчика 20,

Первый триггер 14 устанавливаетс  в нулевое состо ние импульсом с выхода первого дифференцирующего эле- кента 6, соответствующим заднему Лронту импульса с элемента И5 (момент t2 ).

Начина  с момента t, содержимое первого счетчика 19 остаетс  без изменени .

В момент t3 времени, соответствующий заднему Арона у импульса с второго знакочувствительного элемента 4, второй триггер 15 устанавливаетс  s пулевое состо ние, при этом второй люч 18 размыкаетс  и содержимое второго счетчика 20 больше че измен етс . Кроме того, импульс, Формируемый в момент t-g времени, поступает на входы первого 21 и второго 22 регистров , в результате чего содержимое Первого счетчика 19 переноситс  в первый регистр 23, а содержимое второго счетчика 20 переноситс  во вто- рой регистр 22, Тот же импульс,задержанный элементом 25 задержки, поступает на установочные входы первого 19 и второго 20 счетчиков, устанавлива  их в пулевое состо ние.

Сигнал и з с выхода второго ЦАП 24 поступает на вход Делитель блока 26 делени , на вход Делимое которого поступает сигнал, равный 1Г . Сигнал, равный и/4-j, поступает на первый вход первого блока 27 умножени , на второй вход которого поступает сигнал /), с выхода первого ДАЛ 23.

Сигнал с выхода первого блока 27

1Г умножени , равный -.- /I,, поступает

на входы первого 30 и второго 31 преобразователей , на выходе первого из которых формируетс  сигнал, равный

di

ctg (--;- 1Г),

а на выходе второго 2 .Л,

сигнал, равный l/sin(--- If),

д 2

Сигналы с выходов первого 30 и второго 31 преобразователей поступают на первые входы второго 28 и третьего 29 блоков умножени  соответственно , на вторые входы которых поступает сигнал с выхода блока 26 делени .

На выходе второго блока 28 умножечи формируетс  сигнал, равный h, а на выходе третьего блока 29 умножени  Лорми руетс  сигнал, равный (.ор.

Claims (2)

1. Способ определени  рассе ни  энергии и собственней частоты механической колебательной системы , заключающийс  в том, что возбуждают затухающие колебани  исследуемой системы, фиксируют моменты

прохождени  положени  равновеси  и равенств а нулю скорости колебаний, отличающийс  тем,что, с целью повышени  помехоустойчивости, измер ют первый интервал времени между первым моментом прохождени  поло-, жени  равновеси  и моментом равенства нулю скорости колебаний и второй интервал времени между первым и вторым моментами прохождени  положени  равновеси , параметр рассе ни  энергии h и собственную частоту колебаний системы определ ют из

5

0

5

0

5

0

5

где

,

t г t,J

Af

t зt

t ч

ti

л,

первый и второй соседние моменты прохождени  положени  равновеси ; момент равенства нулю скорости колебаний; первый интервал времени ;

второй интервал времени ,

2. Устройство дл  определени  рассе ни  энергии и собственной частоты механической системы, содер-. жащее вибропреобразовательf устанавливаемый на испытуемом объекте, два ключа, два регистра и генератор сигналов, отличающее с  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости , оно снабжено интегратором , двум  знакочувствительными элементами, элементом И, двум  дифференцирующими элементами, четырьм  диодами., двум  инверторами, двум  триггерами, двум  счетчиками импульсов , двум  цпфроанаЛоговыми преобразовател ми , элементом- задержки, блоком делени , трем  блоками умножени  и двум  преобразовател ми, в качестве генератора сигналов использован генератор импульсов, а вибропреобразователь представл ет собой преобразователь скорости, выход ко- - торого подключен к входам первого знакочувствительного элемента и интегратора , выход которого подключен к входу второго знакочувствительного элемента, выход которого подклю

Фиг.1

Фиг.2.