Спосіб визначення резонансних частот об’єктів і пристрій для його здійснення

1 Спосіб визначення резонансних частот об'єктів, по якому два рази діють на випробувану конструкцію збуджувальними коливаннями з постійною швидкістю Vi зміни частоти, при кожній дії вимірюють різницю фаз між збуджувальними коливаннями і коливаннями елемента конструкції і спочатку фіксують значення амплітуди У, коливань на частоті, на якій збуджені коливання елемента конструкції і збуджувальні коливання мають різницю фаз П/2 при збільшенні частоти збуджувальної дії, повторюють розгортку частоти збуджувальної дм в бік зменшення частоти і при досягненні різниці фаз між збуджувальними коливаннями і коливаннями елемента випробуваної конструкції величини П/2, фіксують значення амплітуди У," коливань на цій частоті, порівнюють значення У, і У," , при виконанні умови У, >У," фіксують характеристику нелінійного типу з жорсткою характеристикою відновлюваної сили, при виконанні умови У, У, , який відрізняється тим, що при виконанні умови У, З І У," фіксують амплітудне значення Аі сигналу задавального генератора на виході регулятора амплітуди при установленні частоти збуджувальної дії на початку частотного діапазону і знову діють на конструкцію збуджувальними коливаннями змінної частоти з тою ж самою постійною швидкістю Vi в бік збільшення частоти, а амплітудне значення Аг задавального генератора на виході регулятора амплітуди установлюють при урахуванні максимально допустимого по технічних характеристиках зміщенню рухомої системи вібростенда, одночасно з розгорткою частоти в цьому режимі фіксують значення амплітуди Y2 n04 коливань елемента конструкції на початку частотного діапазону і при виконанні умови фіксують ЛІНІЙНІСТЬ резонансної характеристики, а при виконанні умови Y 2поч Yf) фіксують нелінійність характеристики з м'якою характеристикою відновлюваної сили з значним демпфіруванням в'язкого типу, а при виконанні умови фіксують ЛІНІЙНІСТЬ резонансної характеристики і визначають резонансну частоту соо 2 Пристрій для визначення резонансних частот об'єктів, що містить послідовно сполучені блок керування розгорткою частоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потужності і вібростенд, з установленим на ньому випробуваним об'єктом, установлені на вібростенді і об'єкті перший і другий віброперетворювачі, перший і другий узгоджувальні підсилювачі, входи яких сполучені з виходами ВІДПОВІДНИХ віброперетворювачів, фазовий детектор, входи якого сполучені з виходами узгоджувальних підсилювачів, блок зворотного зв'язку, вхід якого сполучений з виходом першого узгоджувального підсилювача, перетворювач частота-напруга, вхід якого сполучений з виходом другого узгоджувального підсилювача, перший і другий формувачі імпульсів, входи яких сполучені з виходом фазового детектора, вихід блока керування розгорткою частоти сполучений з керувальним входом задавального генератора, перший і другий блоки пам'яті, інформаційні входи яких об'єднані і сполучені з виходом перетворювача частота-напруга, а входи "Запис" яких сполучені з виходами першого і другого формувачів імпульсів ВІДПОВІДНО, обчислювальний блок, входи якого сполучені з виходами першого і другого блоків пам'яті, реєстратор, третій вхід якого сполуче 00 со 42378 ний з виходом обчислювального блока, перший елемент "АБО", перший тригер, перший суматор, перший і другий елементи затримки, перший і другий знакочутливі елементи, входи яких об'єднані і сполучені з виходом першого суматора, перший, другий і третій ключі, перший і другий ПІКОВІ детектори, перший блок визначення модуля, перший пороговий елемент, перший і другий елементи І і нуль-орган, об'єднані інформаційні входи другого і третього ключів сполучені з виходом другого узгоджувального підсилювача, вихід другого ключа через перший піковий детектор сполучений з підсумовувальним входом першого суматора, віднімальний вхід якого через другий піковий детектор сполучений з виходом третього ключа, вихід першого суматора через послідовно з'єднані перший ключ і перший блок визначення модуля сполучений з входом першого порогового елемента, вихід якого сполучений з об'єднаними першими входами першого і другого елементів І, другі входи яких сполучені з виходами першого і другого знакочутливих елементів ВІДПОВІДНО, виходи першого і другого елементів І сполучені з першим і другим входами реєстратора, ВІДПОВІДНО, ВХІД "Запис" першого блока пам'яті об'єднаний з керувальним входом другого ключа, вихід першого формувача імпульсів через другий елемент затримки сполучений з другим керувальним входом блока керування розгорткою частоти, вихід другого формувача імпульсів сполучений з керувальним входом третього ключа і входом "Запис" другого блока пам'яті безпосередньо, а з S-входом першого тригера - через перший елемент затримки, виходи першого і другого елементів І сполучені з першим і другим входами першого елемента АБО, третій вхід якого через нуль-орган сполучений з виходом першого суматора, а четвертий вхід - з входом "Попередня установка", вихід першого елемента АБО - сполучений з R-входом першого тригера, прямий вихід якого сполучений з керувальним входом першого ключа, який відрізняється тим, що він додатково містить третій блок пам'яті, третій піковий детектор, другий, третій і четвертий суматори, блок ділення, блок множення, третій і четвертий елементи І, другий елемент АБО, третій і четвертий знакочутливі елементи, другий блок визначення модуля, другий пороговий елемент, другий тригер, комутатор, четвертий, п'ятий, шостий, сьомий і восьмий ключі, третій, четвертий, п'ятий, шостий і сьомий формувачі імпульсів, третій, четвертий і п'ятий елементи затримки, амплітудний детектор, причому інформаційний вхід третього блока пам'яті через послідовно з'єднані восьмий ключ і амплітудний детектор сполучений з виходом регулятора амплітуди, вхід "Запис" третього блока пам'яті че рез послідовно з'єднані п'ятий формувач імпульсів і п'ятий елемент затримки сполучений з входом "Пуск", вхід "Читання" третього блока пам'яті сполучений через шостий формувач імпульсів з прямим виходом другого тригера, який сполучений також з керувальним входом комутатора, перший інформаційний вхід якого під'єднаний до виходу джерела опорної напруги, а другий інформаційний вхід через сьомий ключ - до виходу блока множення, вихід комутатора сполучений з другим (підсумовувальним) входом четвертого суматора, перший (віднімальний) вхід якого сполучений з виходом блока зворотного зв'язку, а вихід - з керувальним входом регулятора амплітуди, керувальний вхід сьомого ключа через четвертий елемент затримки сполучений з прямим виходом другого тригера, інформаційний вхід третього пікового детектора через четвертий ключ сполучений з виходом другого узгоджувального підсилювача, а вихід третього пікового детектора сполучений з підсумовувальним входом третього суматора, віднімальний вхід якого сполучений з виходом другого суматора, перший і другий підсумовувальні входи якого сполучені з виходами першого і другого пікових детекторів ВІДПОВІДНО, вхід "Подільне" блока ділення сполучений з виходом другого джерела опорної напруги Ymax а вхід "Подільник" - з виходом другого суматора, вихід третього суматора через послідовно з'єднані п'ятий ключ, другий блок визначення модуля і другий пороговий елемент сполучений з об'єднаними першими входами третього і четвертого елементів І, другі входи третього і четвертого елементів І сполучені з виходами третього і четвертого знакочутливих елементі ВІДПОВІДНО, об'єднані входи яких сполучені з виходом п'ятого ключа, вихід третього елемента І через третій формувач імпульсів сполучений з керувальним входом реєстратора, вихід четвертого елемента І через четвертий формувач імпульсів сполучений з керувальним входом шостого ключа, інформаційний вхід якого сполучений з виходом нуль-органа, а вихід - з об'єднаними входами "Читання" першого і другого блоків пам'яті, вихід нульоргана сполучений також з об'єднаним другим входом другого елемента АБО, перший вхід якого сполучений з входом "Пуск", а вихід другого елемента АБО сполучений з першим керувальним входом блока керування розгорткою частоти і Sвходом другого тригера, R-вхід якого сполучений з входом "Пуск", вихід нуль-органа через третій елемент затримки сполучений з входом сьомого формувача імпульсів, вихід якого сполучений з об'єднаними керувальними входами четвертого і п'ятого ключів, а керувальний вхід восьмого ключа сполучений з виходом п'ятого формувача імпульсів Винахід відноситься до випробувальної техніки, а саме, до розділу дослідження динамічних і статичних характеристик елементів або груп елементів досліджувальних конструкцій при проведенні випробувань і може бути використаний для визначення частот коливань і типу резонансних характеристик випробуваних об'єктів при розв'язуванні задач вібродіагностики, вібровипробувань, віброзахисту і формуванні нових вібраційних технологій Відомим Є спосіб визначення резонансних частот, що забезпечує збудження коливань об'єктів з розгорткою частоти збуджувальної дм в бік збільшення і зменшення два рази з різними але постійними швидкостями розгортки при кожній дм При кожній дії, із чотирьох дій фіксують частоти максимумів обвідних напіврозмахів коливань динамічних 42378 резонансних ПІКІВ ПО чотирьох зафіксованих значеннях визначається резонансна частота і характер системи - лінійна або нелінійна з жорсткою або м'якою характеристиками відновлюваної сили (а с СРСР№ 1700410, MnKG01M7/00, 1991) Недолік відомого способу, складність алгоритму для визначення характеру резонансного піка і обмежена область використання, обумовлена обмеженими функціональними можливостями за рахунок відсутності можливості визначення для нелінійної характеристики з м'якою характеристикою відновлюваної сили величини демпфування - мале або велике через відсутність інформації і відсутності алгоритму для рішення такої задачі Відомим також є пристрій для визначення резонансних частот об'єктів, що містить послідовно з'єднані блок розгортки частоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потужності, вібростенд з установленим на ньому випробуваним об'єктом і установленими на об'єкті і вібростенді першим і другим віброперетворювачами, першим і другим узгоджувальними підсилювачами, входи яких сполучені з виходами ВІДПОВІДНИХ віброперетворювачів, індикатор (фазовий детектор), входи якого сполучені з виходами узгоджувальних підсилювачів, блок, зворотнього зв'язку, вхід якого сполучений з виходом першого узгоджувального підсилювача, а вихід - з керувальним входом регулятора амплітуди, перетворювач частота-напруга, вхід якого сполучений з виходом другого узгоджувального підсилювача, перший і другий формувачі імпульсів, входи яких сполучені з виходом фазового детектора, блок керування розгорткою частоти, вихід якого сполучений з керувальним входом задавального генератора, а перший вхід - з входом "Пуск", перший і другий блоки пам'яті, вхід "Запис" останнього сполучений з виходом другого формувача імпульсів, обчислювальний блок і реєстратор, перший комутатор, вхід якого сполучений з виходом першого формувача імпульсів, а перший вихід - з входом "Запис" першого блока пам'яті, перший елемент затримки, що з'єднує перший вихід першого комутатора з другим входом блока керування розгорткою частоти, другий комутатор, вхід якого сполучений з виходом другого формувача імпульсів, а перший вихід через другий елемент затримки - з третім входом блока керування розгорткою частоти, третій комутатор, вхід якого сполучений з виходом перетворювача частотанапруга, а перший вихід - з входом першого і другого блоків пам'яті, перший тригер, R-вхід якого сполучений з входом "Пуск", S-вхід - з третім входом блока керування розгорткою частоти, а прямий вихід - з об'єднаними керувальними входами першого, другого і третього комутаторів, третій блок пам'яті, вхід "Запис" якого сполучений з другим виходом першого комутатора, перший елемент "АБО", перший вхід якого через третій елемент затримки сполучений з другим виходом першого комутатора, а вихід - з входами "Читання" першого і третього блоків пам'яті, четвертий блок пам'яті, вхід якого сполучений з входом третього блока пам'яті і другим виходом третього комутатора, а вхід "Запис" - з другим виходом другого комутатора, другий елемент "АБО", вхід якого через четвертий елемент затримки сполучений з другим виходом другого комутатора, а вихід - з входами "Читання" другого і четвертого блоків пам'яті, другий тригер, R-вхід якого сполучений з входом "Пуск", третій формувач імпульсів, вхід якого сполучений з прямим виходом другого тригера, а вихід -з другими входами першого і другого елементів "АБО", ключ, вхід якого через п'ятий елемент затримки сполучений з другим виходом першого комутатора, а вихід - з четвертим входом блока керування розгорткою частоти, четвертий комутатор, керувальний вхід якого сполучений з прямим виходом другого тригера, перший, другий, третій і четвертий входи - з виходами ВІДПОВІДНИХ блоків пам'яті, а чотири виходи першої групи виходів - з ВІДПОВІДНИМИ входами обчислювального блока, перший блок порівняння, входи якого сполучені з другим і третім виходами другої групи виходів, другий блок порівняння, входи якого сполучені з першим і четвертим виходами другої групи виходів, перший і другий знакочутливі елементи, входи яких сполучені з виходами першого блока порівняння, вихід першого з яких - з керувальним входом ключа,а вихід другого - з першим входом реєстратора, третій і четвертий знакочутливі елементи, входи яких сполучені з виходом другого блока порівняння, вихід третього - з другим входом реєстратора, а вихід четвертого - з S-входом другого тригера, прямий вихід першого тригера сполучений з керувальними входами першого, другого і третього комутаторів (ас СРСР № 1744554, МПК G01M7/00, 1992) Недолік пристрою - обмежена область використання, що обумовлено обмеженими функціональними можливостями із-за відсутності визначення характера резонансного піку випробуваного об'єкту - ЛІНІЙНІЙ чи нелінійний, з м'якою або жорсткою характеристиками відновлюваної сили Наведене пояснюється відсутністю алгоритму для рішення такої задачі, що обумовлено відсутністю ВІДПОВІДНИХ блоків комутації, пам'яті, перетворення і відповідної структурної схеми для реалізації алгоритму За прототип вибрано спосіб визначення резонансних частот об'єктів, по якому два рази діють на випробувану конструкцію збуджувальними коливаннями з постійною швидкістю Vi зміни частоти, при кожній дії вимірюють різницю фаз між збуджувальними коливаннями і коливаннями елемента конструкції і спочатку фіксують значення амплітуди У, коливань на частоті, на якій збуджені коливання елемента конструкції і збуджувальні коливання мають різницю фаз П/2 при збільшенні частоти збуджувальної дії, повторюють розгортку частоти збуджувальної дм в бік зменшення частоти і при досягненні різниці фаз між збуджувальними коливаннями і коливаннями елемента випробуваної конструкції величини П/2, фіксують значення амплітуди У," коливань на цій частоті, порівню ють значення У, і У," і при виконанні умови У, > У," , фіксують характеристику нелінійного типу з жорсткою характеристикою відновлюваної сили, при виконанні умови У, 0, у