SU1657998A1 - Устройство дл виброиспытаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к виброиспытательной технике и может быть использовано дл  ускоренного определени  частотных характеристик. Цель изобретени  - повышение точности определени  частотных характеристик путем введени  цепи стабилизации отклика издели . Первый вибропреобразователь 4, согласующий усилитель 5 и первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6 образуют цепь стабилизации воздействи  на испытуемое изделие 16, управл   выходной амплитудой генератора 1. Первый и второй амплитудные детекторы 11 и 15, делительный блок 12, аналоговый перемножитель 13 и блок 14 задани  скорости развертки образуют цепь стабилизации отклика издели , управл   скоростью развертки генератора 1. Блок 7 вычислений осу- ществл етрешениесистемы дифференциальных уравнений этой колебательной системы и фиксирует частотные характеристики издели , 2 ил. Ј О ел VI ю ю 00

Description

Изобретение относитс  к виброиспытательной технике и может быть использовано дл  ускорени  определени  частотных характеристик испытуемого издели .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  частотных характеристик издели  путем введени  цепи стабилизации отклика издели .

На. фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - схема блока интегрировани .

Устройство дл  виброиспытаний содержит последовательно соединенные генератор 1, усилитель 2 мощности и вибратор 3, последовательно соединенные установленный на вибраторе первый вибропреобразователь 4, первый согласующий усилитель 5, первый гетеродинный сопровождающий фильтр б и блок 7 вычислений, последовательно соединенные второй вибропреобразователь 8, второй согласующий усилитель 9 и второй гетеродинный сопровождающий фильтр 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока 7 вычислений, последовательно соединенные первый амплитудный детектор 11, делительный блок 12 и аналоговый перемножитель 13, блок 14 за дани  скорости развертки и второй амплитудный детектор 15.

Вторые входы первого б и второго 10 гетеродинных сопровождающих фильтров объединены и подключены к второму выходу генератора 1, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к четвертому и п тому входам блока 7 вычислений . Входы первого 11 и второго 15 амплитудных детекторов подключены соответственно к выходам первого 4 и второго 8 вибропреобразователей.Выход второго амплитудного детектора 15 подключен к второму входу делителыюго блока 12.Блок 14 задани  скорости развертки подключен к второму входу аналогового перемножител  13, выход которого подключен к второму входу управлени  генератора 1. Второй вибропреобразователь 8 предназначен дл  установки на испытуемом объекте 16.

Блок 7 вычислений может содержать последовательно соединенные фазовый детектор 17, функциональный блок 13 COS первый аналоговый перемножитель 19, пар- вый длительный блок 20, первый сумматор 21, первый умножитель 22, первый 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 блоки интегрировани , второй делительный блок 27, функциональный блок 28 arctg и первый сз- мописец 29, последовательно соединенные первый инвертор 30, второй аналоговый перемножитель 31, третий делительный блок

32, второй сумматор 33, второй умножитель 34, п тый 35, шестой 36, седьмой 37 и восьмой 38 блоки интегрировани , первый квадратор 39, третий сумматор 40, функциональный блок 41 и второй самописец 42, последовательно соединенные блок

43дифференцировани , второй квадратор

44и четвертый делительный блок 45, последовательно соединенные п тый делитель0 ный блок 46 и второй инвертор 47, шестой делительный блок 48, седьмой делительный блок 49, функциональный блок 50 SIN и третий квадратор 51. Второй вход первого аналогового перемножител  19 подключен к

5 выходу первого инвертора 30. К второму входу второго аналогового перемножител  31 подключен выход функционального блока 50 SIN, пход которого подключен к выходу фазового детектора 17.

0 Вход третьего квадратора 51 и первый вход седьмого делительного блока 49 объединены и подключены к выходу четвертого блока 26 интегрировани . Выход квадратора 51 подключен к второму входу третьего

5 сумматора 40.

Вторые входы первого 20, третьего 32 и седьмого 49 делительных блоков объединены и подключены к выходу второго квадратора 44. Второй и третий входы первого

0 сумматора 21 подключены соответственно к. выходам шестого48 и седьмого 49 делительных блоков. Второй и третий входы второго сумматора 33 подключены соответственно к выходам четвертого делительного блока

5 45 и второго инвертора 47, Первый и второй входы п того делительного блока 46 подключены соответственно к выходам блока 43 дифференцировани  и второго блока 24 интегрировани . Первый и второй входы

0 шестого делительного блока 48 подключены соответственно к выходам блока 43 дифференцировани  и шестого блока 36 интегрировани . Второй вход четвертою делительного блока 45 и второй вход второь го делительного блока 27 объединены и под- кпючены к выходу восьмого блока 38 интегрировани .

Первый и второй входы фазового детектора 17  вл ютс  соответственно первым и

0 вторым входами блока 7 вычислений, третьим входом которого  члчетс  вход первого интегратора 30. Второе лходы первого 29 и второго 42 самописцев объединены и  вл ютс  четвертым входом блока 7 вычислений,

5 п тым входом которого  вл ютс  объединенные вторые входы с первого по восьмой блоков 23-26 и 35-38 интегрировани .

Каждый из восьми блоков интегрировани  (фиг. 2) может содержать последовательно соединенные первый интегратор 52,

инвертор 53, первый аналоговый перемножитель 54, второй интегратор 55 и сумматор 56, последовательно соединенные первый дифференциатор 57 и второй дифференциатор 58, выход которого подключен к второ- му входу первого аналогового перемножител , и второй аналоговый перемножитель 59, первой и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого интегратора 52 и первого дифференциатора 57. Выход второго аналогового перемножител  59 подключен к второму входу сумматора 56 выход которого  вл етс  выходом каждого блока интегрировани .

Вход первого интегратора 52  вл етс  первым входом каждого блока интегрировани , а вход первого дифференциатора 57 - вторым входом каждого блока интегрировани .

Устройство работает следующим образом .

Электрический сигнал с выхода генератора 1 после усилител  2 мощности преобразуетс  вибратором 3 в механические колебани , амплитуда которых стабилизируетс  цепью компрессии первый вибропреобразователь 4 - первый согласующий усилитель 5 - первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6 - первый вход блока управлени  генератора 1. Первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6 перестраиваетс  по сигналу с генератора 1 с целью селекции основной частоты вибрации . Установленный на испытуемом изделии 16 второй вибропреобразователь 8 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный отклику издели  на приложенное воздействие, который после второго согласующего усилител  9 подаетс  на первый вход второго гетеродинного сопровождающего фильтра 10. Этот же сигнал через второй амплитудный детектор 15 поступает на второй вход делительного блока 12, на первый вход которого через первый амплитудный детектор 11 поступает сигнал с выхода первого вибропреобразовател  4. Выходы делительного блока 12 и блока 14 задани  скорости развертки частоты подключены к входам аналогового перемножител  13, соединенного выходом с вторым входом управлени  генератора и управл ющего скоростью развертки его частоты. Первый 11 и второй 15 амплитудные детекторы, делительный блок 12, аналоговый перемножитель 13 и блок 14 задани  скорости развертки образуют цепь стабилизации отклика издели .

Динамическа  комплексна  передаточна  функци  испытуемого издели  WflQ w), получающа с  при действии силы измен ю0

5

да

О)

щейс  частоты со скоростью V о, и комплексна  передаточна  функци  издели  W( J ш)- истинна  передаточна  функци  издели , котора  может быть получена при действии на изделие силы посто нной частоты или измен ющейс  с очень малой скоростью, св заны отношением

W J WOaO-JVa/ O)0

lv2 w(jeQ 8Va) aw4

если на изделие действует внешн   сила посто нной амплитуды, то (йИ

Re Л/Д (J ш ) а cos р ( ш ) ,

lmWA(jw)(u;).

где ReWfl( jo), ( J ш) - действительна  и мнима  части соответствующей функции;

6а( ш) - амплитуда отклика на частоте воздействи ;

р ( ш ) - фазовый сдвиг между вынужденными колебани ми испытуемого издели  16 и воздействием со стороны вибратора 3.

Аналогичные соотношени  имеют место и дл  функции Л/дО ш):

ReW(j ш) д i( ш ) /Ва, lmW(j ш) - -дг( о)/Ва,

где (ii .62 неизвестные функции, подлежащие определению в реальном масштабе

с времени при испытани х.

Замен   в (1) функции Л/д( ш) и WQ ш ) на их представлени  из действительных и мнимых частей и приравнива  соответственно действительные и мнимые части слева и

Q справа в (1). получаем исходную систему дифференциальных уравнений, использующихс  в устройстве дл  устранени  искажени  АЧХ и ФЧХ испытуемого издели  16: с5а (ш)((ш) +

5 , ., &&1(а)} 1 2 (u) + Vft до 8V 3W4 да (w)sln p(w) 5z (ш) +(2)

Vw

&д(ш} 1 w2 (a)

0 dW

Электрический сигнал, пропорциональный амплитуде отклика издели  ба ( at) на чаете со (т), снимаетс  с второго выхода второго гетеродинного сопровождающего фильтра

5 10, а электрический сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу между вынужденными колебани ми испытуемого издели  16 и колебани ми вибратора 3, снимаетс  с выхода фазового детектора 17 блока 7 вычислений, подключенного соответственно входами к

первым выходам первого б и второго 10 гетеродинных сопровождающих фильтров. Соответствующие преобразовани  указанных сигналов функциональным блоком 18 COS первым инвертором 30, первым аналоговым перемножителем 19 и функциональным блоком 50 SIN, вторым аналоговым перемножителем 31 дают на выходах первого 19 и второго 31 перемножителей соответственно сигналы да(ш) sin р(ш и ба( «) cos р ( ш ) , т.е. левые части уравнений (2) с обратным знаком. Запишем систему (2) в нормальном виде

Mf) (00+ v V flt a,.2

8

v

ш

О)

#h(a)

V(t) да

2 да (О)} р (О)} .

5а ( UJ ) COS р ( (О ) ,

VftJ

&() 8 л2(а)+

aw4 v2w v

Поскольку аналоговые системы решени  дифференциальных уравнений осуществл ют интегрирование по времени, а данна  система уравнений включает частные производные по круговой частоте, необходимо произвести некоторые преобразовани .

Дл  этого запишем уравнение функционировани  интегратора

ивых SUexdt; UBx 3UBxd «u(t).

Необходимо перейти от интегрировани  по частоте к интегрированию по времени ,- (

Ueb.x jUBxdco(t))Uex w(t)dt, согласно правилу интегрировани  по част м гГС

jUBx ct/(t)dt fij(t)jUBxdt-J(UBxdt)Q/(t)dt. т.е. лгг

JUexdw(t) y(t)Uexdt-j( UBXdt)co(t)dt.

Блоки 23-26 интегрировани , служащие дл  понижени  пор дка производной первого уравнени  (3), и блоки 42-45 интегрировани , служащие дл  понижени  пор дка второго уравнени  (3), совместно с делительными блоками 20, 32, 45-48, вторым инвертором 47, первым 21 и вторым 33 сумматорами и первым 22 и вторым 34 умножител ми соединены по схеме решени  системы дифференциальных уравнений (3). Необходимые электрические сигналы, пропорциональные скорости развертки частоты , получаютс  путем дифференциации блоком 43 дифференцировани  напр жени , пропорционального частоте, снимаемого с выхода блока развертки частоты генератора 1, с дальнейшим возведением в квадрат вторым квадратором 44.

В момент, соответствующий началу решени , одновременно все блоки интегрировани  переключаютс  из режима обнулени  в рабочий режим.

На выходах четвертого 26 и восьмого 38

блоков интегрировани  соответственно получаютс  электрические сигналы, пропорциональные di ( о ) и & ( ш).

Первый 39 и третий 51 квадраторы, тре- тий сумматор 40 и функциональный блок 41 V вычисл ют функцию вида

/W (j ш )/ vTSiTTwTf +ГЗП йГУТ

т.е. значение АЧХ на частоте (u(t). которое фиксируетс  вторым самописцем 42.

Второй делительный блок 27, функциональный блок 28 arctg вычисл ют функцию вида

arg W (J ш) arctg frffi)

т.е. значение ФЧХ на частоте ш(), которое фиксируетс  первым самописцем 29.

Таким образом, первый 29 и второй 42

самописцы соответственно фиксируют истинные , а не искаженные ФЧХ и АЧХ испытуемого издели .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  виброиспытаний, содержащее последовательно соединенные генератор , усилитель мощности и вибратор, последовательно соединенные установленный на вибраторе первый вибропреобразователь , первый согласующий усилитель,

   первый гетеродинный сопровождающий фильтр и блок вычислений, последовательно соединенные второй аибропреобразова- тель, второй согласующий усилитель и второй гетеродинный сопровождающий

   фильтр, второй выход первого гетеродинного сопровождающего фильтра подключен к первому входу управлени  генератора, первый и второй выходы второго гетеродинного сопровождающего фильтра подключе

   ны соответственно к второму и третьему

   входам блока вычислений, вторые входы первого и второго гетеродинных сопровождающих фильтров объединены и подключены к второму выходу генератора, третий и

   четвертый выходы которого подключены соответственно к четвертому.и п тому входам блока вычислений, второй вибропреобразо- взтель предназначен дл  св зи с испытуемым изделием, отличающеес  тем,

   что, с целью повышени  точности определени  частотных характеристик издели , оно снабжено последовательно соединенными первым амплитудным детектором, делительным блоком и налоговым перемножителем , вторым амплитудным детектором и блоком задани  скорости развертки, выход которого подключен к второму входу аналогового перемножител , выход второго амплитудного детектора подключен к второму входу делительного блока, входы первого и

   второго амплитудных детекторов подключены соответственно к выходам первого и второго вибропреобразователей, генератор выполнен с вторым входом управлени , который подключен к выходу аналогового перемножител .

   $

   53

   -

   57

   58

   61

   е

   V

   /

   53

   56

   54

   55

   Фиг. I