SU1698650A1 - Устройство дл вибрационных испытаний на резонансных частотах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике Целью изобретени   вл етс  повышение точности поддержки резонансного режима колебаний Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что поддержание резонансного режима работы производитс  не по косвенному признаку, а непосредственно по результатам поиска резонансной частоты. При поступлении импульса с задат- чика 34 интервала поиска резонанса D-триг- гер 30 обнул етс , аналоговый коммутатор 5 подключает к первому входу управл емого делител  7 выход задатчика 6 уровн  нагру- жени  в режиме поиска резонанса, разрешает прохождение импульсов через элементы И 10 и 11 на входы реверсивного счетчика 9, обнул етс  D-триггер 29, разреша  прохождение импульсов генератора 38 через элемент И 32. Значение амплитуды колебаний в виде цифрового кода заноситс  в первый регистр 18 После этого с поступлением импульса генератора 38 мен етс  код в реверсивном счетчике 9, как следствие зтого мен етс  частота генератора 8 гармонических колебаний прежнее значение амплитуды в инверсном коде заноситс  во второй регистр 19, а новое значение амплитуды через врем , определ емое второй схемой 33 задержки, заноситс  в первый регистр 18. На выходе сумматора 20 присутствует код приращени  амплитуды, который заноситс  в третий регистр 22. Если он меньше значени , определ емого задатчи- ком 24 точности поддержани  резонанса, ю новое значение резонансно частоты считаетс  найденным. 1 ил С

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике

Целью изобретени   вл етс  повышение точности поддержани  резонансного режима испытаний Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что при любом изменении собственной частоты издели  в пределах рабочего диапазона частот устройства новое значение резонансной частоты определ етс  путем пробных движений по частоте и нахождени  резонанса по максимуму сигнала датчика колебаний

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  вибрационных испытаний на резонансных частотах.

Устройство содержит задатчик 1 амплитуды колебаний в процессе испытаний, подключенный к неинвертирующему входу элемента 2 сравнени , инвертирующий вход которого соединен с выходом фильтра 3 нижних частот (ФНЧ), выход элемента 2 сравнени  че рез регул тор А подаетс  на второй вход аналогового коммутатора 5, на пеовый вход которого подаетс  выходной сигнал задзт- чика 6 уровн  нагружени  в режиме поиска резонанса, выход аналогового коммутатора

о ел

00%

подключен к первому входу управл емого елител  7, на второй вход которого подаетс  выходной сигнал генератора 8 гармонических колебаний, частота которых управл етс  выодным кодом реверсивного счетчика 9, вход сложени  которого соединен с выхоом первого элемента И 10, а еход вычитани  - с выходом второго элемента И 11. Выходной сигнал управл емого делител  7 ерез усилитель 12 мощности подаетс  на лектродинамический вибратор 13 (ЭДВ), на столе которого крепитс  испытуемый образец 14, колебани  которого измер ютс  атчиком 15. Выходной сигнал датчика 15 подаетс  через выпр митель 16 и ФНЧ 3 на вход аналого-цифрового преобразовател  17 (АЦП). Выходной сигнал АЦП 17 поступает на параллельные входы первого регистра

18,инверсные выходы которого соединены с параллельными входами второго регистра

19,а пр мые выходы - с первой группой входов сумматора 20, втора  группа входов которого соединена с пр мыми выходами второго регистра 19. Пр мой или инверсный код суммы с выхода сумматора 20 через мультиплексор 21, адресный вход которого соединен с выходом знакового разр да сумматора 20, подаетс  на параллельные входы третьего регистра 22, пр мые выходы которого соединены с первой группой входов схемы 23 сравнени , на вторую группу входов которой подаетс  код с выхода задатчика 24 точности поддержани  резонанса. Выход Меньше схемы 23 сраанени  подаетс  на второй вход п того элемента И 25, первый вход которого соединен с выходом четвертой схемы 26 задержки, вход которой соединен с выходом третьей схемы 27 задержки , входом управлени  записью третьего регистра 22, первым входом четвертого элемента И 28. Выход элемента И 25 соединен со входами синхронизации обоих Dтриггеров 29 и 30, на D-входы которых подаетс  сигнал логической единицы. Инверсный выход D-триггера 30 соединен с адресным входом аналогового коммутатора 5 и первыми входами элементов И 10 и 11. Второй вход элемента И 10 соединен с пр мым выходом Т-триггера 31, инверсный выход которого соединен со вторым входом элемента l/l 11, а пересчетный вход Т-триггера 31 соединен с выходом четвертого элемента И 28. Третьи входы элементов И 10 и 11 соединены с выходом третьего элемента И 32, входами второй и третьей схем 33 и 27 задержки и входом управлени  записью второго регистра 19, Выход задатчика 34 интервала поиска резонанса соединен со входом обнулени  D-триггера 30 и входом первой схемы 35 задержки, выход которой

подключен ко входу обнулени  D-триггера 29 и через элемент НЕ 36 к первому входу элемента ИЛИ 37, второй вход которого соединен с выходом второй схемы 33 задержки, а

выход элемента ИЛИ 37 подключен ко входу управлени  записью первого регистра 18. Инверсный выход D-триггера 29 соединен со вторым входом третьего элемента И 32, первый вход которого подключен к выходу гене0 ратора 38 импульсов. Выход знакового разр да сумматора 20, кроме адресного входа мультиплексора 21, подаетс  на второй вход четвертого элемента И 28.

Дл  определенности будем считать, что

5 D-триггеры обнул ютс  сигналом логического нул , а запись информации в D-триггеры и регистры хранени  осуществл етс  по переднему фронту импульса синхронизации {что имеет место, например, дл  микро0 схем серии К155).

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы системы оператор устанавливает образец 14 на стол ЭДВ

5 13, выставл ет задатчиком 1 амплитуды требуемое по услови м испытаний значение амплитуды колебаний образца и задатчиком б уровн  нагружени  уменьшенное значение амплитуды, Задатчик 34 интервала по0 иска резонанса служит дл  периодического возобновлени  процедуры поиска резонансной частоты образца 14, Значение периода повторений устанавливаетс  оператором перед началом испытаний в зависимости от

5 величины нагружени , типа образца, его поведени  во времени. Чем ближе величина нагружени  к пределу выносливости, тем чаще должна повтор тьс  процедура поиска резонанса, потому что быстрее будет

0 происходить разрушение образца.

Так же перед началом испытаний выставл етс  сигнал задатчика 24 точности поддержани  резонанса и вводитс  код частоты в реверсивный счетчик S. Этот код

5 соответствует типу детали и известен заранее , он равен приближенному значению резонансной частоты.

После выполнени  всех подготовительных операций устройство запускаетс  в ра0 Ьоту, например, включением усилител  12 мощности, и работает в режиме стабилизации амплитуды.

В режим поиска резонансной частоты

5 устройство автоматически переходит при поступлении импульса от задатчика 34 ин- червала поиска резонанса,

При поступлении указанного импульса прекращает работу контур стабилизации амплитуды и амплитуда колебаний на входе усилител  12 мощности определ етс  сигналом задатчика 6 уровн  нагружени , при этом возникает переходной процесс в системе усилитель 12 мощности - ЭДВ 13 - образец 14. По окончании этого переходного процесса (врем  задержки измерени  за- даетс  первой схемой 35} цифровой код амплитуды колебаний с выхода АЦП 17 заноситс  в первый регистр 18 в момент поступлени  импульса, пришедшего через элемент ИЛИ 37. Одновременно (по окончании упом нутого переходного процесса) обнул етс  D-триггер 29, разреша  тем самым прохождение импульсов от генератора 38 через третью схему И 32. При поступлении импульса от генератора 38 цифровой код амплитуды колебаний в инверсном виде переноситс  из первого регистра 18 во второй регистр 19 и одновременно мен етс  код в реверсивном счетчике 9, что приводит к из- менению частоты генератора 8 гармонических колебаний, а это в свою очередь к изменению амплитуды колебаний образца 14 вследствие расстройки частоты колебаний относительно резонансной (это значе- ние амплитуды называетс  новым на этом шаге поиска). После выдержки времени дл  завершени  переходного процесса в системе усилитель 12 мощности - ЭДВ 13 - образец 14, задаваемой второй схемой 33 задержки, новое значение амплитуды заноситс  в первый регистр 18. В этот момент на выходе сумматора 20 формируетс  сигнал приращени  амплитуды колебаний (Анов - Апрежн) со знаком (+) или (-). Код знака уп- равл ет работой мультиплексора 21 таким образом, что в третий регистр 22 всегда заноситс  модуль приращени  амплитуды колебаний на конкретном шаге поиска резонанса . Если приращение амплитуды отри- цательно, то это означает, что происходит удаление частоты генератора 8 гармонических колебаний от резонансной и необходи- мо изменить направление поиска резонанса, дл  чего сигнал знака прираще- ни  амплитуды колебаний в момент, когда приходит импульс с выхода третьей схемы 27 задержки, переключает з противоположное состо ние Т-триггер 31, тем самым измен   на противоположный режим работы реверсивного счетчика 9, и, следовательно, направление поиска резонансной частоты. Треть  схема задержки 27 обеспечивает задержку импульса генератора 38 на то врем , пока не закончатс  переходные процессы в системе усилитель 12 мощности - ЭДВ - образец 14 и в сумматоре 20, вырабатывающем сигнал приращени  амплитуды. Кроме вопроса о направлении поиска резонансной частоты, необходимо определить степень удалени  частоты генератора 8

гармонических колебаний от резонансной в данный момент времени, так как резонансна  частота образца с течением времени может измен тьс , например, вследствие его разрушени . Эта задача решаетс  путем сравнени  модул  приращени  амплитуды, который находитс  в третьем регистре 22. с сигналом задатчика 24 точности поддержани  резонанса, сигнал которого устанавливаетс  в зависимости от добротности образца и выбранного (или минимально допустимого ) шага приращени  частоты генератора 8 гармонических колебаний и определ етс , с одной стороны, допустимым значением перегрузки силового оборудовани , которое желательно уменьшить до нул , а с другой стороны, погрешностью работы АЦП 17, так как сигнал задатчика должен в 3-5 раза превышать погрешность АЦП дл  нормальной работы устройства, и скоростью ухода резонансной частоты объекта , чтобы обеспечить устойчивость работы устройства.

В том случае, когда модуль приращени  амплитуды колебаний в данном шаге поиска меньше заданного значени , величина частоты генератора 8 гармонических колебаний считаетс  равной резонансной (или достаточно близкой к ней) и процедура поиска прекращаетс .

Дл  этого сигнал Меньше с выхода схемы 23 сравнени  в момент времени, определ емый поступлением импульса с выхода четвертой схемы задержки 26, переключает D-триггеры 29 и 30 з состо ние логической единицы, т.е. в го исходное состо ние, в котором они находились до начала выполнени  процедуры поиска, в результате чего вновь начинает работать контур стабилизации амплитуды колебаний, одцерживающий значение амплитуды, определ емое задатчи- ком 1. Четверта  схема задержки задерживает импульс на врем , необходимое дл  срабатывани  схемы 23 сравнени .

Если же на первом шаге поиска необходимое приближение частоты генератора 8 к резонансной не достигаетс , то выполн ютс  очередные шаги поиска по описанному выше алгоритму, пока текущее значение резонансной частот ы образца не будет достигнуто .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  вибрационных испытаний ка резонансных частотах, содержащее последовательно соединенные за датчик амплитуды колебаний, элемент сравнени  и регул тор, последовательно соединенные управл емый делитель, усилитель мощности и электродинамический вибратор, устанавливаемый на испытываемом образце, и

   последовательно соединенные датчик колебаний и выпр митель, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности поддержани  резонансного режима испытаний , оно снабжено последовательно соединенными фильтром нижних частот, аналого-цифровым преобразователем, первым регистром, вторым регистром, сумматором, мультиплексором, третьим регистром и схемой сравнени , задатчиком точности поддержани  резонанса, соединенным со вторым входом схемы сравнени , последовательно соединенными задатчиком интервала поиска резонанса, первой схемой задержки, элементом НЕ и элементом ИЛИ, выход которого соединен со входом управлени  записью первого регистра, последовательно соединенными задатчиком уровн  нагружени  и аналоговым коммутатором, второй вход которого соединен с выходом регул тора, а выход - со входом управл емого делител , п тью элементами И, двум  D-триггерами, одним Т-триггером, второй, третьей и четвертой схемами задержки, последовательно соединенными реверсивным счетчиком и генератором гармонических сигналов с внешним управлением, выход которого соединен с управл ющим входом регул тора и генератором импульсов, входы сложени  и вычитани  реверсивного счетчика соответственно соединены с выходами первого, второго элементов И, первые входы которых соединены с выходом первого D-триггера и управл ющим входом аналогового коммутатора, второй вход первого элемента И соединен с пр мым выходом

   Т-триггера, инверсный выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, третьи входы первого и второго элементов И соединены с выходом третьего элемента И, входами второй и третьей схем задержки и входом управлени  записью второго регистра, первый вход третьего элемента И соединен с выходом генератора импульсов, второй вход третьего элемента

   И соединен с выходом второго D-триггера, выход третьей схемы задержки соединен с первым входом четвертого элемента И, с входом четвертой схемы задержки и входом управлени  записью третьего регистра, выход четвертой схемы задержки соединен с первым входом п того элемента И, второй вход которого соединен с выходом Меньше схемы сравнени , а выход - со счетными входами D-триггеров, на D-входы которых поступает уровень лог.1, а обнул ющие входы которых соответственно соединены с выходом задатчика интервала поиска резонанса и с выходом первой схемы задержки, выход знакового разр да сумматора соединен с адресным входом мультиплексора и со вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен со счетным входом Т-триггера, выход фильтра нижних частот соединен с управл ющим входом элемента сравнени , а вход - с выходом выпр мител , выход второй схемы задержки соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выходы первого регистра соединены со второй группой входов сумматора, группа инверсных выходов сумматора соединена с группой вторых входов мультиплексора.