SU991384A1 - Vibration stand of self-excited oscillation type - Google Patents

Vibration stand of self-excited oscillation type Download PDF

Info

Publication number
SU991384A1
SU991384A1 SU813343391A SU3343391A SU991384A1 SU 991384 A1 SU991384 A1 SU 991384A1 SU 813343391 A SU813343391 A SU 813343391A SU 3343391 A SU3343391 A SU 3343391A SU 991384 A1 SU991384 A1 SU 991384A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
integrator
self
comparator
Prior art date
Application number
SU813343391A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Алексеевич Чистяков
Борис Наумович Певзнер
Михаил Фольевич Гонопольский
Ирина Николаевна Есакова
Original Assignee
Особое Конструкторское Бюро Ордена Ленина Института Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Особое Конструкторское Бюро Ордена Ленина Института Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта filed Critical Особое Конструкторское Бюро Ордена Ленина Института Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта
Priority to SU813343391A priority Critical patent/SU991384A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU991384A1 publication Critical patent/SU991384A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

(54) АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ВИБРОСТЕНД(54) AUTO-VIBRANT VIBROSTAND

Изобретение относитс  к вибро .испытательной-технике, а именно к автоколебательным стендам дл  испытаний сейсмометрической аппаратуры в диапазоне инфранизких частот 0,01 - 20 Гц. The invention relates to vibration testing equipment, namely, self-oscillating test benches for seismometric equipment in the range of infra-low frequencies from 0.01 to 20 Hz.

Известен резонансный вибростенд, создающий вибрации в диапазоне частот 1 - iOOOO Гц. Этот стенд представл ет собой колебательную систему с одной степенью свободы с возбуждающей системой электродинамического типа. Частота колебаний подвижной системы задаетс  генератором, сигнал с выхода которого после усилени  поступает на вход вибровозбудител  колебаний. Измерение амплитуды вибрации -осуществл етс  с помощью микроскопа Cl.Known resonant shaker, creating vibrations in the frequency range 1 - iOOOO Hz. This stand is a single-degree oscillatory system with an electrodynamic type excitation system. The oscillation frequency of the moving system is set by the generator, the signal from the output of which, after amplification, is fed to the input of the vibration exciter. The vibration amplitude is measured with a Cl microscope.

Однако ввиду отсутстви  системы поддержани  амплитуды вибрации при изменении параметров усилител , вибровозоудител  и задающего генератора , например, от тепловых переходных процессов и времени, стабильность амплитуды колебаний указанного стенда оказываетс  незначительной. However, due to the absence of a system for maintaining the amplitude of vibration when the parameters of the amplifier, vibration amplifier and master oscillator change, for example, from thermal transients and time, the stability of the oscillation amplitude of this stand is negligible.

Известен автоколебательный вибростенд , который содержит подвижную систему, установленную в упругом подвесе , датчик скорости, подвижна  часть которого закреплена на подвижной системе, а статор на корпусе стенда . Выход датчика скорости через усилитель соединен с входом магнитоэлектрического или электромагнитного возбудител  колебаний. Возбуждение гармонических колебаний в таком стенде осуществл етс  за счет.положи10 тельной обратной св зи, содержащей датчик скорости, усилитель и возбудитель колебаний 2 .Known self-oscillating vibration table, which contains a movable system installed in an elastic suspension, a speed sensor, the movable part of which is fixed on the movable system, and the stator on the stand body. The output of the speed sensor through the amplifier is connected to the input of a magnetoelectric or electromagnetic exciter of oscillations. The excitation of harmonic oscillations in such a stand is carried out by positive feedback, containing a speed sensor, an amplifier and an exciter of 2.

Движение подвижной системы стенда описываетс  уравнени миThe motion of the mobile stand system is described by the equations

1515

4 Вх + сх FB;) 4 Bh + cf FB;)

тхmx

(1) )(one) )

FB Fb

масса подвижной системы; mass of the moving system;

где m В сwhere m b s

20 коэффициент демпфировани ; коэффициент линейной жесткости упругого подвеса; сила, создаваема  возбудиFB телем колебаний; 20 damping coefficient; coefficient of linear stiffness of the elastic suspension; the force created by the excitation of the vibration wave;

25 Qf-,-,- соответ/:твенно коэффициенты передачи датчика скорости, усилител  и возбудител  колебаний;25 Qf -, -, - respectively /: inherently the transfer coefficients of the speed sensor, amplifier and exciter;

X - перемещение подвижной сис30 темы стенда. Демпфирование в вибростенде во многом определ етс  трением. При линеаризации его методом гармонического баланса из уравнений 11)по лучим амплитуду автоколебаний где РТР силе трени  в подвесе,; К S. - коэффициент передачи обратной св зи. Из (2) следует, что при изменении силы трени , например во времен и коэффициента передачи обратной св зи из-за тепловых переходных процессов в обмотке возбудител  колеба НИИ и других причин происходит изме нение амплитуды автоколебаний. В ре зультате, возникают погрешности измерени  параметров вибрации из-за нестационарности амплитуды автоколе баний. Например, при изменении силы трени  на 4% происходит соответству щее изменение на 4% амплитуды колебаний подвижной системы стенда. Ансшогичное соотношение имеет место и при изменении коэффициента переда чи обратной св зи. целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  коле баний. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в автоколебательный вибростенд , содержащий датчик скорости подвижной части вибростенда, установленной в упругих опорах, и посл довательно соединенные усилитель и возбудитель колебаний, введены последовательно соединенные датчик пер мещений подвижной части вибростенда первый компаратор, первый ключ, пер вый интегратор, сумматор, второй интегратор и аттенюатор, последовательно соединенные второй компарато дифференциатор, первый селектор, второй ключ и третий интегратор, а также источник опорного напр жени , второй селектор и третий компаратор первый вход которого подключен к выходу датчика перемещений, второй вход - к выходу третьего интегратор и к второму входу сумматора, а выход - к второму входу второго ключа вход второго селектора соединен с выходом дифференциатора, а выход вторым входом первого ключа, выход датчика скорости св зан с входом второго компаратора и с входом аттенюатора , выходом подключенного к входу усилител  выход первого интегратора соединен с вторым входом первого компаратора, причем выход источника опорного напр жени  подключен к второму входу второго интегратора. Повышение точности воспроизводимых колебаний в предлагаемом стенде по сравнению с известным достигает с  введением автоматического регулировани  коэффициента передачи положительной обратной св зи. При этом регулирование осуществл етс  пропорциональным амплитуде перемещений подвижной системы стенда. На фиг. 1 показана функциональна  схема автоколебательного вйбростенда; на фиг. 2 - эпюры напр жений, по сн ющие работу стенда. Автоколебательный вибростенд имеет подвижную часть 1, установленную в упругих опорах 2, датчик 3 переме- щений , например емкостный, подвижна  часть которого закреплена на подвижной систе да стенда, а неподвижна  часть - на корпусе. Датчик 4 скорости выполнен электродинамическим так, что катушка его установлена на подвижной системе стенда, а магнитна  система на корпусе. Вибростенд содержит -также аттенюатор 5, усилитель б, возбудитель 7 колебаний (электродинамический ), компараторыпервый , третий, второй 8 - 10, интеграторы - первый, третий, второй 11 13 , ключи 14 и 15, сумматор 16, дифференциатор 17, селекторы 18 и 19 импульсов . Источник 20 опорного напр жени  быть любым, но с регулируемым выходным напр жением. На фиг. 2 обозначены:иэ(.- напр жение на выходе датчика скорости 4; напр жение на выходе датчика перемещений 3;ик напр жение на выходе компаратора 10 j ( соответственно напр жени  на выходе дифференциатора, селектора положительных и отрицательных импульсов. Стенд работает следугацим образом . Сигнал с выхода датчика 4 скорости (-фиг. 2аГ через аттен19атор и усилитель 6 поступает на возбудитель 7. При выполнении услови  самовозбуждени , которое вытекает из уравнений (1 ) В КдрК-у Kg возникают, автоколебани . Перемещени  подвижной CKCieusa с помощью датчика перемещений преобразуютс  в электрический сигнал (фиг. 2S) и поступает на вход компараторов 8 и 9.: Компаратор 10 преобразует -сигнал с датчика скорости в пр моугольные импульсы (фиг. 2bj, которые после дифференцировани  с помощью блока 17 (фиг. 21.) и селекции на селекторах 18 (фиг. 29) и 19 (фиг. 2е ) управл ют ключами 14 и 15. Таким образом, . ключи 14 и 15 открываютс  в момент прохождени  максимумов сигналов с датчика перемещений. В результате интеграторы 11 и 12 запоминают амплитудные значени  перемещений. Сумматор 16 суммирует эти сигналы и делит полученную сумму пополам. С выхода сумматора 16 ригнал поступает на вход интегратора 13, где сравниваетс  с сигналом источника 20 напр  жени , а затем разность интегрируетс  и поступает на управл емый аттеню тЬр 5, с помощью которого измен етс  коэффициент усилени  обратной св  зи. Если в силу каких-либо причин произошло изменение амплитуды автоколебаний , то на выходе интегратора 13 происходит изменение сигнала, в , результате чего аттенюатор 5 мен ет свое сопротивление так, что коэффициент усилени  обратной св зи становитс  таким, при котором на выходе интегратора 13 напр жение близко к. нулевому значению. Использование в и,еп  поддержани  амплитуды интегра тора 13, позвол ет сделать систему с астатизмом по амплитуде перемещений Применение в стенде регулировани  по амплитудному значению перемещений позволило создать систему поддержани  параметров автоколебаний в диапазоне инфранизких частот Q.,pi- 50 Гц. Дл  оценки технико-экономической эффективности воспользуемс  уравнени ми t.2), откуда относительна  погрешность поддержани  амплитуды имеет вид р c-f. Из (3 ) следует, что дл  обеспечени  нулевой погрешности амплитуды автоколебаний необходимо выполнить равенство ./ i а F, где dF , - соответственно при0 ращение силы трени  и.начальное значение силы трени ; Kg - начальное значение коэффициента обратной СВЯЗИ; dK - прирёодение коэффици . ента обратной св з.и при котором происходит исключение погре ности амплитуды автоколебаний . .Более детальные расчеты; показывают, что погрешность поддержани  амплитуды автоколебаний с помощью предложенного технического решени  уменьшаетс  более чем в 5 раз. изобретени  Автоколебательный вибростенд, содержаищй датчик скорости подвижной части вибростенда, установленной в упругих опорах, и последовательно соединенные усилитель и возбудитель колебаний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности воспроизведени  колебаний, вибростенд содержит последовательно соединенные датчик перемещений подвижной части вибростенда, перклй компаратор, першлй ключ, первый интегратор, йумматор , второй интегратор и аттенюатор , последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор, первый селектор, второй ключ и третий интегратор, а также источник опорного напр жени , второй селектсо и третий компаратор, первый вход которого подключен к выходу датчика перемещений , второй вход - к выходу третьего интегратора и к второму входу сумматора, а выход - к второму входу второго, ключа, вход второго селектора соединен с выходом дифференциатора, а выход - с вторым входом первого ключа,, выход датчика скорости св зан с входом йторого компаратора и с входом аттенюатора, выходом подключенного к входу усилител , выход первого интегратора соединен с вторым входом первого компаратора, причем выход источника опорного напр жени  подключен к второму входу второго интег ратора. . Источники информации,, прин тые во внимание при экспертизе 1.Шкаликов B.C. и др. Измерение параметров вибрации и удара М., Изд-во стандартов, 1980, с. 205-208, 2.Авторское свидетельсво СССР . 169842, кл. G 01 М 7/00, 1963 (прототип).X - movement of the mobile system of the booth theme. Damping in a vibration stand is largely determined by friction. When it is linearized by the harmonic balance method from equations 11), we obtain the amplitude of self-oscillations where RTR is the strength of friction in the suspension ,; S is the feedback gain. It follows from (2) that when the friction force changes, for example, in the times and the feedback transmission coefficient, due to thermal transients in the winding of the exciter and the scientific research institute and other factors, the amplitude of self-oscillations changes. As a result, errors in the measurement of vibration parameters arise due to the nonstationarity of the amplitude of auto-oscillations. For example, when the frictional force changes by 4%, a corresponding change of 4% in the amplitude of oscillations of the mobile stand system occurs. The antshochosis ratio also occurs when the transmission coefficient of the feedback changes. The aim of the invention is to improve the oscillation reproduction accuracy. The goal is achieved by the fact that the first comparator, the first key, the first integrator, introduced in series in the self-oscillating shaker, containing the speed sensor of the moving part of the shaker installed in elastic supports, and successively connected amplifier and exciter, an adder, a second integrator and an attenuator, a second comparator connected in series, a differentiator, a first selector, a second key and a third integrator, and a source reference voltage, the second selector and the third comparator whose first input is connected to the output of the displacement sensor, the second input to the output of the third integrator and to the second input of the adder, and the output to the second input of the second key, the input of the second selector is connected to the output of the differentiator, and the output of the second the input of the first key, the output of the speed sensor is connected to the input of the second comparator and the input of the attenuator, the output connected to the input of the amplifier, the output of the first integrator is connected to the second input of the first comparator, and the output of the source is Nogo voltage is connected to the second input of the second integrator. An increase in the accuracy of reproducible oscillations in the proposed stand as compared with the known one is achieved with the introduction of automatic control of the transmission coefficient of a positive feedback. In this case, the regulation is carried out proportional to the amplitude of movements of the mobile system of the stand. FIG. 1 shows a functional diagram of the self-oscillating vibrostend; in fig. 2 - stress diagrams showing the work of the stand. The self-oscillating vibration table has a movable part 1 installed in elastic supports 2, a displacement sensor 3, for example a capacitive one, the movable part of which is fixed on the movable stand system and the fixed part on the case. The speed sensor 4 is made electrodynamically so that its coil is mounted on the movable stand system, and the magnetic system is on the case. The vibration table also contains an attenuator 5, amplifier b, the exciter pathogen 7 (electrodynamic), comparators first, third, second 8-10, integrators first, third, second 11 13, keys 14 and 15, adder 16, differentiator 17, selectors 18 and 19 pulses. The reference voltage source 20 can be any, but with adjustable output voltage. FIG. 2 are indicated by the following (.- voltage at the output of the speed sensor 4; voltage at the output of the displacement sensor 3; IR voltage at the output of the comparator 10 j (respectively, the voltage at the output of the differentiator, selector of positive and negative pulses. The stand works in a similar manner. The signal from the output of the speed sensor 4 (-Fig. 2aG through the attenuator and amplifier 6 is fed to the exciter 7. When the conditions of self-excitation, which follows from equations (1), self-oscillations occur in Cdrc-y Kg. Moving CKCieusa by means of a sensor the displacements are converted into an electrical signal (Fig. 2S) and fed to the input of the comparators 8 and 9. Comparator 10 converts the -signal from the speed sensor into square pulses (Fig. 2bj, which, after differentiation using block 17 (Fig. 21) and selections on selectors 18 (Fig. 29) and 19 (Fig. 2e) control the keys 14 and 15. Thus, the keys 14 and 15 are opened when the maxima of the signals from the displacement transducer pass. As a result, the integrators 11 and 12 memorize the amplitude values of the displacements. The adder 16 summarizes these signals and divides the resulting amount in half. From the output of the adder 16, the signal is fed to the input of the integrator 13, where it is compared with the signal of the voltage source 20, and then the difference is integrated and fed to the controlled attenuator mr 5, with which the feedback gain is changed. If for any reason a change in the amplitude of self-oscillations occurred, then a change in the signal occurs at the output of the integrator 13, resulting in the attenuator 5 changing its resistance so that the feedback gain becomes such that at the output of the integrator 13 close to zero value. The use of the amplitude of the integrator 13 in and, with the support of the amplitude of the displacement amplitude makes it possible to create a system with the amplitude of displacements. The use of the amplitude value of displacements in the test bench made it possible to create a system for maintaining the parameters of self-oscillations in the range of infra-low frequencies Q. To estimate the technical and economic efficiency, we use the equations t.2), whence the relative error of the amplitude maintenance has the form p c-f. From (3) it follows that in order to ensure a zero error of the amplitude of self-oscillations, it is necessary to perform the equality ./i a F, where dF, is the increase in the friction force and the initial value of the friction force; Kg is the initial value of the feedback coefficient; dK is the coefficient factor. Feedback and at which the exclusion of the amplitude of self-oscillations occurs. .More detailed calculations; show that the error in maintaining the amplitude of self-oscillations using the proposed technical solution is reduced by more than 5 times. The invention of the Self-oscillating vibration table, contains a speed sensor of the moving part of the vibration table, installed in elastic supports, and a series-connected amplifier and vibration exciter, characterized in that, in order to improve the accuracy of vibration playback, the vibration table contains a series-connected movement sensor of the mobile part of the vibration table, Percla Comparator, Perchl key, first integrator, yummator, second integrator and attenuator, a second comparator connected in series, a differentiator, the first with The selector, the second key and the third integrator, as well as the source of the reference voltage, the second selecto and the third comparator, the first input of which is connected to the output of the displacement transducer, the second input to the output of the third integrator and the second input of the adder, and the output to the second input of the second key, the input of the second selector is connected to the output of the differentiator, and the output is connected to the second input of the first key, the output of the speed sensor is connected to the input of the second comparator and to the input of the attenuator, the output of the amplifier connected to the input, the output of the first integrator connected to the second input of the first comparator, with the output of the voltage source connected to the second input of the second integrator. . Sources of information taken into account in the examination 1. Shkalikov B.C. et al. Measurement of vibration and shock parameters M., Publishing House of Standards, 1980, p. 205-208, 2. Author's testimony of the USSR. 169842, class G 01 M 7/00, 1963 (prototype).

4/sX/.4 / sX /.

V V , л S JvV V, l S Jv

/чуч|/ chuch |

WW

Г7G7

WW

LL

1313

гg

ПP

1one

JJ

16sixteen

99

гg

1515

гоgo

Claims (1)

Формула изобретения поддержания амплитуды име.. следует, что для обеспе- The claims of maintaining amplitude have .. that to ensure Из ( 3 I чения нулевой погрешности амплитуды, автоколебаний необходимо выполнить равенство ак = где dFTp , FTP{) К0 dK KodFrP ртро соответственно приращение силы трения и начальное значение силы трения;From (3 I reading the zero error of amplitude, self-oscillations, it is necessary to fulfill the equality ak = where dF Tp , F TP {) K 0 dK K o dF rP r tro, respectively, the increment of the friction force and the initial value of the friction force; начальное значение коэффициента обратной СВЯЗИ;initial value of the feedback coefficient; - приращение коэффициента обратной связи, • при котором происходит исключение погреш-50 ности амплитуды автоколебаний .- increment of the feedback coefficient, • at which the error of the amplitude of the self-oscillations is eliminated. Автоколебательный вибростенд, содержащий датчик скорости подвижной части вибростенда, установленной в упругих опорах, и последовательно соединенные усилитель и возбудитель колебаний, отличающийся тем,: что, с целью повышения точности воспроизведения колебаний, вибростенд содержит последовательно соединенные датчик перемещений подвижной части вибростенда, первый компаратор, первый ключ, первый интегратор, Сум. матор, второй интегратор и аттенюатор, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор, первый селектор, второй ключ и третий интегратор, а также источник опорного напряжения, второй селектсэ и третий компаратор, первый вход которого подключен к выходу датчика перемещений, второй вход - к выходу третьего интегратора и к второму входу сумматора, а выход - к второму входу второго, ключа, вход второго селектора соединен с выходом дифференциатора, а выход - с вторым входом первого ключа,, выход датчика скорости связан с входом второго компаратора и с входом аттенюатора, выходом подключенного к входу усилителя, выход первого интегратора соединен с вторым входом первого компаратора, причем выход' источника опорного напряжения подключен к второму входу второго интег* ратора.A self-oscillating vibrostand containing a speed sensor of the movable part of the vibrostand installed in the elastic supports, and a serially connected amplifier and exciter, characterized in that: in order to increase the accuracy of reproducing vibrations, the vibrostand contains a serially connected displacement sensor of the moving part of the vibrostand, the first comparator, the first key, first integrator, Sum. a mator, a second integrator and an attenuator, a second comparator, a differentiator, a first selector, a second switch and a third integrator, as well as a reference voltage source, a second selector and a third comparator, the first input of which is connected to the output of the displacement sensor, the second input to the output of the third integrator to the second input of the adder, and the output to the second input of the second key, the input of the second selector is connected to the output of the differentiator, and the output to the second input of the first key, the output of the speed sensor is connected to the input of the second of the second comparator and with the attenuator input connected to the amplifier input, the output of the first integrator is connected to the second input of the first comparator, and the output of the reference voltage source is connected to the second input of the second integrator.
SU813343391A 1981-10-02 1981-10-02 Vibration stand of self-excited oscillation type SU991384A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813343391A SU991384A1 (en) 1981-10-02 1981-10-02 Vibration stand of self-excited oscillation type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813343391A SU991384A1 (en) 1981-10-02 1981-10-02 Vibration stand of self-excited oscillation type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU991384A1 true SU991384A1 (en) 1983-01-23

Family

ID=20978775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813343391A SU991384A1 (en) 1981-10-02 1981-10-02 Vibration stand of self-excited oscillation type

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU991384A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4184144A (en) Measurement and control of the output force of a seismic vibrator
US6075754A (en) Single-coil force balance velocity geophone
US4170141A (en) Method and apparatus for measuring the loss modulus of materials
US6062081A (en) Extended range accelerometer
GB2122052A (en) Reducing noise or vibration
SU991384A1 (en) Vibration stand of self-excited oscillation type
GB1581286A (en) Electrical signal transmitter for vibrating-wire sensor
US4004464A (en) Method and transducer and apparatus for selectively measuring oscillation components from an oscillation spectrum
Bondar Research of the magnetoelectric linear oscillatory motor characteristics during operation on elastoviscous loading
SU1174790A1 (en) Permanent-magnet dynamometer
SU758032A1 (en) Vibration transducer
SU835528A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU1415103A1 (en) Method of determining characteristics of dispersion of energy in vibrations of linear mechanical system
SU659199A1 (en) Electrodynamic vibrator
RU2025686C1 (en) Low frequency vibration table
RU1800282C (en) Weighing equipment
SU869842A1 (en) Electrodynamic vibrator
Minaev et al. Study of magnetically active elastomers resonance and damping properties
SU986509A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU977047A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU855406A1 (en) Method of determining elastic structure oscillation characteristic at the point of excitation
SU835527A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU947627A1 (en) Vibro-contact measuring device
SU623585A1 (en) Electrodynamic vibrator
SU1442869A1 (en) Torsion pendulum for determining mechanical properties of materials