SU728014A1

SU728014A1 - Device for testing articles for random vibration

Info

Publication number: SU728014A1
Application number: SU752141066A
Authority: SU
Inventors: Станислав Владимирович Абрамович; Геннадий Михайлович Воробьев; Павел Иванович Дехтяренко; Борис Алексеевич Комаров; Валерий Владимирович Козлов; Юрий Васильевич Крементуло; Семен Рафаилович Райхман; Федор Федорович Федоренко
Original assignee: Ордена Ленина Институт Кибернетики Ан Усср; Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1980-04-15

Description

1one

Изобретение относитс к технике мёхани ческих испытаний, а именно, к автоматизированным установкам дл испытаний изделий на случайные вибрации, и может быть использовано в разлиздсых отрасл х промыщлеиности, преимущественно в авиастроении.The invention relates to a technique for testing, namely, automated installations for testing products for random vibrations, and can be used in various industrial fields, mainly in aircraft manufacturing.

Известны установки дл испытаний на случайные вибрации, содержащие последовательно включенные генератор белого щума, фильтр низких частот, выходной усилитель и возбудитель .механических колебаний 1.There are known installations for testing random vibrations, containing a series-connected white noise generator, a low-pass filter, an output amplifier, and a mechanical vibration exciter 1.

Такие установки воспроизвод т спектр вибраций с лосто нной спектральной плотностью и гауссовым распределением амплитуд ускорений , однако, они не могут быть использованы дл воспроизведени спектров натруных случайных вибраций, статистические характеристик которых отличны от указанных.Such installations reproduce the spectrum of vibrations with a constant spectral density and a Gaussian distribution of the amplitudes of the accelerations, however, they cannot be used to reproduce the spectra of random random vibrations, the statistical characteristics of which are different from those indicated.

Наиболее близкой к изобретению по техническому существу вл етс устанрвка дл Испытани изделий на случайные вибрации, содержаща многоканальную замкнутую систему управлени , в пр мой цепи которой последовательно включены генератор белого щума.Closest to the invention, in technical terms, there is a random vibration test device containing a multi-channel closed-loop control system, in the direct circuit of which a white sound generator is sequentially connected.

многоканальный выравниватель спектра с полосовым фильтром, злементом сравнени , регул тором и усилителем с регулируемым коэффициентом усилени в каждом канале, сумматор, усилитель мощности и возбудитель механических колебаний, а также устройство дл амплитудной модул ции и подключенный к нему источник гармонических сигналов, а в цепи обратной св зи - измерительный вибропреобразователь , усилитель и анализирующие фильтры по числу каналов выравнивател , подключенные выходами к первым входам элементов сравнени 2. В этой установке устройство дл амплитудной модул ции представл ет собой балансный модул тор, включенный между генератором белого щума и входами полосовых фильтров, а источник гармонических сигналов - высокочастотный генератор ( кГц). Применение модул ци позвол ет упростить констрзт дию полосовых фильтров. Демодул ци сигнал осуществл етс после сумматора. multichannel spectrum equalizer with bandpass filter, comparison element, regulator and amplifier with adjustable gain in each channel, adder, power amplifier and mechanical vibration exciter, as well as a device for amplitude modulation and a source of harmonic signals connected to it, and in the reverse circuit connection - measuring vibration transducer, amplifier and analyzing filters by the number of equalizer channels connected by outputs to the first inputs of elements of comparison 2. In this installation, the triplet for amplitude modulation is a balanced modulator connected between the white noise generator and the bandpass filter inputs, and the source of the harmonic signals is the high frequency generator (kHz). The use of modulation allows one to simplify the structure of band-pass filters. The demodulation signal is carried out after the adder.

В известной установке длр получени достоверных оценок статистических характеристик воспроизводимых вибраций необходимо осреднение по времени реализаций. узкополосного случайного сигнала на выходе анализирующего фильтра каждого канала, что увеличивает времй проведени испытаний. По указанной причине известна установка не обеспечивает возмйжности воспроизведени нестационарных случайных вибраций, длительность которых меньше требуемого времени осреднени . Целью изобретени вл етс сокращение вр мени испытаний за счет ускорени анализа воспроизводимых вибраций. Дл этого устройство дл амплитудной модул ции выполнено с отдельным дл каждого канала выравнивател модул тором, один из входов которого подключен к выходу полосового фильтра, а выход - к входу усилител с регулируемым козффициентом усилени , а источник гармонических сигналов выполнен с соответствующим числом подключенных к вторым входам модул торов гармоническ41х сигналов, частоты которых лежат в полосе частот воспроизводимых вибраций, при этом центральна частота анализирующего фильтра каждого канала равна частоте гармонического сигнала генератора соответствующего канала вы равнивател , а ширина его полосы пропускани меньше ширршы полосы между соседнилш границами боковых полос спектра модулирова ного сигнала. Дл испытани изделий на воздействие нестандартных кратковременных случайных вибраций установка снабжена многоканальным программатором, выходы которого подключены к вторым входам элементов сравнени . На фиг. 1 изображена блок-схема установки на фиг. 2 - частотное представление широкополосного модулированного сигнала; на фиг3характеристики избирательности анализирующих фильтров; на фш. 4 - сигнаЯьГна isbixoдё анализирующих фильтров. Установйа содержит последовательно включенные генератор 1 белого шума, многоканальный выравниватель спейтра, в каждом канале которого включены полосовой фильтр 2, ампл тудный модул тор 3, второй вход Которого подключен к генератору 4 гармонических сигналов , усилитель 5 с регулируемым коэффици ентом усилени , сигнальный вход которого подключен к выходу модул тора 3, а управл ющий вход - к выходу регул тора 6, и эле мент 7 сравнени , к выходу которого подклю чен регул тор 6, сумматор 8, усилитель 9 мо1цн6сти, возбудитель 10 механических колебаний , на платформе которого закреплено нспьпуемое .изделие И, измерительный вибропреобразователь 12, усилитель 13 и анализирующие фильтры 14 по числу каналов выравнивател , подключенные выходами к входам элементов 7 сравнени , вторым входам которых подключен многоканальный программатор 15. Элементы, обозначенные позици ми 1-11 и 15, образуют пр мую цепь, а позици ми 12- 14 - цепь обратной св зи многоканальной замкнутой системы управлени . В описываемой установке частоты f гармонических сигналов генераторов 4 лежат в полосе частот воспроизводимых вибраций, центральна частота fo| анализирующего фильтра 14 каждого канала равна частоте f гармонического сигнала генератора 4 соответствующего канаЛа выравнивател , а ширина 2 af а его полосы пропускани меньше ширины полосы между соседними границами боковых полос спектра модулированного сигнала. . Работает установка следующим образом. Гармонические сигналы с выходов генераторов 4 поступают на входы модул торов 3, где модулируютс узкополосными случайными сигналами, выдел емыми соответствующими полосовыми фильтрами 2 из сигнала белого шума, подаваемого на входы этих фильтров от генератора 1. При этом на выходе модул тора 3 формируетс узкополосный случишьт сигнал, центральна частота f которого совпадает с частотой соответствующей гармонической соста вл ющей, а ширина спектра превышает двойную полосу пропускани соответствующего полосового фильтра 2 на величину, равную двойной нижней граничной частоте FH этого фильтра. Дл управлени уровнем каждого из полученных узкополосных случайных сигналов их подают на входы соответствующих усилителей 5 с регулируемым коэффициентом усилени . С выхода этих усилителей сигналы подаютна входы сумматора 8, а полученный на вьгходе 8 управл емый широкополосный случайный модулированный сигнал подают через усилитель 9 мощности на возбудитель 10 механических колебаний. Установленный в заданной точке издели 11 измерительный вибропреобразователь 12 преобразует механические колебани этого издели в электрические сигналы, усиливаемые до нужного уровн усилнтелем 13. Случайный сигнал с выхода этого усилител подают на вход анализирующих фильтров 14, где происходит выделение детерминированных составл ющих. Уровни этих составл ющих пропорциональны уровн м соответствующих узкополосных случайных скгналов в заданной точке испьпуемого издели 11. Полученные дете|5минированные, составл ющие сравнивают на элементах 7 сравнени с сигналами программатора 15. И сигналы рассогласовани подают на входы регул TOptoB 6, где происходит формирование сигналов управлени уровн ми узкополосных случайных сигналов. Эти сигналы управлени подаютIn a known setup, in order to obtain reliable estimates of the statistical characteristics of reproduced vibrations, time-averaged realizations are necessary. a narrowband random signal at the output of the analyzing filter of each channel, which increases the test time. For this reason, the known installation does not provide for the reproduction of non-stationary random vibrations, the duration of which is less than the required averaging time. The aim of the invention is to reduce the test time by accelerating the analysis of reproducible vibrations. For this, the device for amplitude modulation is made with a separate modulator for each equalizer channel, one of the inputs of which is connected to the output of a bandpass filter, and the output is connected to the input of an amplifier with an adjustable gain factor, and the source of harmonic signals is made with the corresponding number connected to the second inputs modulators of harmonic signals whose frequencies lie in the frequency band of reproduced vibrations, and the central frequency of the analyzing filter of each channel is equal to the harmonic frequency The signal of the generator of the corresponding equalizer channel, and the width of its bandwidth is smaller than the width of the band between adjacent borders of the side bands of the spectrum of the modulated signal. To test products for the impact of non-standard short-term random vibrations, the installation is equipped with a multichannel programmer, the outputs of which are connected to the second inputs of the comparison elements. FIG. 1 is a block diagram of the installation in FIG. 2 is a frequency representation of a wideband modulated signal; Fig.3 characteristics of the selectivity of the analyzing filters; on flash 4 - SIGNALING isbixing analyzing filters. The installer contains a series-connected white noise generator 1, a multichannel spacer equalizer, in each channel of which a band-pass filter 2 is turned on, an amplitude modulator 3, whose second input is connected to a generator of 4 harmonic signals, an amplifier 5 with an adjustable gain factor, the signal input of which is connected to the output of the modulator 3, and the control input to the output of the regulator 6, and the comparison element 7, to the output of which is connected the regulator 6, the adder 8, the amplifier 9 may be, the causative agent 10 mechanical oscillations , on the platform of which there is a fixed product And, a measuring vibrator 12, an amplifier 13 and analyzing filters 14 according to the number of equalizer channels connected by outputs to the inputs of the comparison elements 7, the second inputs of which are connected to a multichannel programmer 15. The elements labeled 1-11 and 15, form a direct circuit, and at positions 12-14, a feedback circuit of a multi-channel closed-loop control system. In the setting described, the frequency f of the harmonic signals of the generators 4 lie in the frequency band of the reproduced vibrations, the central frequency fo | The analyzing filter 14 of each channel is equal to the frequency f of the harmonic signal of the generator 4 of the corresponding equalizer channel, and the width 2 af and its bandwidth is less than the width of the band between the adjacent boundaries of the side bands of the spectrum of the modulated signal. . The installation works as follows. Harmonic signals from the outputs of the generators 4 are fed to the inputs of the modulators 3, where they are modulated by narrowband random signals extracted by the corresponding bandpass filters 2 from the white noise signal supplied to the inputs of these filters from the generator 1. At the output of the modulator 3, a narrowband signal is generated whose central frequency f coincides with the frequency of the corresponding harmonic component, and the width of the spectrum exceeds the double bandwidth of the corresponding band-pass filter 2 by the value p This is the double lower cutoff frequency FH of this filter. To control the level of each of the received narrowband random signals, they are fed to the inputs of the respective amplifiers 5 with adjustable gain. From the output of these amplifiers, the signals are fed to the inputs of the adder 8, and the controlled broadband random modulated signal obtained on the input 8 is fed through the power amplifier 9 to the exciter 10 mechanical oscillations. The vibration transducer 12 installed at a given point of the product 11 converts the mechanical oscillations of this product into electrical signals amplified to the desired level by the amplifier 13. A random signal from the output of this amplifier is fed to the input of the analyzing filters 14, where the selection of deterministic components occurs. The levels of these components are proportional to the levels of the corresponding narrow-band random signals at a given point of the product to be used 11. The resulting minced components are compared on the comparison elements 7 with the signals of the programmer 15. And the error signals are fed to the inputs of the TOptoB 6 controller, where the control signals are generated levels of narrowband random signals. These control signals give

на управл ющие входы усилителей 5 с регулируемыми коэффициентами усилени .to the control inputs of amplifiers 5 with adjustable gain factors.

Испытани пакета предлагаемого устройства показали его пригодность дл управлени случайным процессом на выходе объекта с неизвестными параметрами.Tests on the package of the proposed device showed its suitability for controlling a random process at the output of an object with unknown parameters.

Таким образом, описанна установка позвол ет воспроизводить. в заданной точке испытуемого издели сумму узкополосных случайных сигналов, уровни которых измен ютс по заданньш законам, измер только их детерминированньге составл ющие. При этом отпадает необходимость осреднени во времени при измерении параметров воспроизводимых случайных вибраций, вследствие чего сокращаетс врем виброиспьгтаний и обеспечиваетс возможность воспроизведени кратковременных нестационарных вибраций в заданной точке испытуемого издели с неизвестными динамическими характеристиками и при воздействии неконтролируемых возмущений.Thus, the installation described allows playback. at a given point of the test product, the sum of narrow-band random signals, the levels of which vary according to a given law, measures only their deterministic components. This eliminates the need for averaging over time when measuring the parameters of reproducible random vibrations, thereby reducing the time of vibration degrading and providing the ability to reproduce short-term transient vibrations at a given point of the test product with unknown dynamic characteristics and under the influence of uncontrolled disturbances.

Claims

1. Installation for testing random vibration products, containing a multichannel closed control system, in the direct circuit of which a white noise generator, a multichannel spectrum equalizer with a band-pass filter, a reference element, a regulator and an amplifier with an adjustable gain factor in each channel are connected in series, the adder, the power amplifier and the exciter of mechanical oscillations, as well as the device for the amplitude modulation and the source of harmonic signals connected to it, and in the feedback circuit - measuring vioproverter, amplifier, and analyzing filters on equalizer channel supply connected by outputs to the first inputs of the comparison elements, differing from the fact that, in order to reduce the test time by accelerating the analysis of reproducible vibrations, the device for amplitude modulation is made with a separate for each channel equalizer module

Torbm, one of the inputs of which is connected to the output of the bandpass filter, and the output - to the input of the amplifier with an adjustable gain factor; and the source of the harmonic signals is made with the corresponding number

connected to the second inputs of modulators of harmonic signal generators, whose frequencies lie in the frequency band of reproduced vibrations, with the central frequency of the analyzing filter of each channel

equal to the frequency of the harmonic signal of the generator of the corresponding equalizer channel, and the width of its bandwidth is less than the width of the band between adjacent borders of the side bands of the spectrum of the modulated signal.

2. Installation under item 1, characterized by the fact that it is equipped with a multichannel programmer, whose inputs are connected to the second inputs of the comparison elements.

Sources of information taken into account during the examination 1. Catalog Brüel & Kjерr. Technical data, May, 1972, section Generator of a sinusoidal signal and random noise. Model 1024.

2. Experimental techniques and methods for vibration testing of aircraft structures; Reviews, translations, abstracts. M., TsAGI, 1973, No. 431, p. 22-23 (prototype)