Пристрій для вібраційних випробувань об’єктів

Изобретение относится к вибрационным испытаниям объектов на широкополосную случайную вибрацию. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения вибраций. Устройство содержит генератор белого шума 1, многоканальный формирователь 2, усилитель мощности 5, вибростенд 6, анализатор спектра 7, блок стабилизации 10, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик и матричный блок 24. 3 з . п . ф-лы, 2 ил. — фуг.1 • в 1 383125 Изобретение относится к области испытаний объектов на воздействие широкополосных случайных вибраций и может быть использовано при испытании объектов приборостроения, машиностроения на воздействие широкополосной случайной вибрации. Цель изобретения -. повышение точности воспроизведения широкополосной 10 случайной вибрации с заданной спектральной плотностью при проведении испытаний. На фиг.1 представлена блок-схема 15 устройства; на фиг.2 - блок-схема матричного блока, Устройство содержит генератор 1 белого шума, многоканальный формирователь 2, состоящий из п параллельно соединенных фильтров 3 и сумматора 4, 20 усилитель 5 мощности, вибростенд 6 с объектом, анализатор 7 спектральной плотности мощности случайного сигнала, каждый из параллельно соединенных каналов которого состоит из 25 последовательно включенных узкополосного фильтра и измерителя дисперсии цепей 8 стабилизации, каждая из которых состоит из задатчика 9 по30 ложительной, близкой к нулю величины Є , задатчика 10 заданных значений спектральной плотности, компаратора П , устройства 12 деления, ключей 13 и 14, устройства 15 умножения и линии 16 задержки, общие для 35 цепей стабилизации ключ 17 и генератор 18 опорного напряжения, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик многоканального формирователя, сос- 40 тоящий из п каналов, каждый из которых состоит из блока 20 извлечения квадратного корня, устройства 21 умножения и задатчика 22 значений частотно-фазовой характеристики формирователя, задатчик 23 коэффициентов 'биортонормированной системы функций и матричный блок 24 (фиг.2), состоящий из устройств 25 умножения и сумматоров 26, при этом первые входы 50 устройств 25 умножения соединены с соответствующими выходами задатчика 23, вторые входы устройств 25 умножения соединены с соответствующими выходами блока 19, а выходы уст« ройств 25 умножения соединены с соответствующими входами сумматоров 26, выходы которых соединены с выходами матричного блока 24, Устройство работает следующим образом. В момент включения устройства выра б атыв ае тс я по те нциал, о тк рывающий ключ 17 только на время f прохождения сигнала по замкнутой системе воспроизведения. Постоянное напряжение единичного уровня генератора 18 опорного напряжения через ключ 17 поступает на входы линий 15 задержек всех цепей стабилизации и на входы блока 19 вычисления действительных и мнимых частей частотных характеристик многоканального формирователя. В блоке 19 сигналы поступают на входы устройств 20 извлечения квадратного корня, с выходов которых сигналы подаются на первые входы устройств 21 умножения. На вторые входы этих устройств из задатчика 22 подаются заранее заданные значения фазочастотной характеристики формирователя. Выходные сигналы устройств 21 умножения поступают на матричный блок 24, на который подаются также из задатчика 23 заранее рассчитанные коэффициенты биортонормированной системы функции. В блоке 19 вычисляются значения частотной характеристики формирователя а точках со, , (0г >•••» ^ п частотного диапазона. Сигналы с выхода блока 19 поступают на соответствующие входы матричного блока, в котором вычисляются параметры, определяющие коэффициент усиления и фазовые соотношения в каждом канальном фильтре. Сигналы с выхода блока 24 поступают на управляемые входы -формирователя 2. Генератор 1 белого шума подает случайный сигнал с единичной спектральной плотностью на входы фильтров 3, сигналы с выходов которых складываются сумматором 4. У полученного ча выходе формирователя 2 случайного сигнала спектральная плотность в точках С , , с э 1 5 . . . , О п равна единице, О так как значения спектральной плотности Sn(to) выходного сигнала формирователя 2 в точках со, , coz , ..., о п равны значениям, поступающим из цепей 8 стабилизации на входы блока 19. Таким образом, в начальный момент времени значения спектральной плотности выходного сигнала формирователя 2, а также входные сигналы блока 19 равны единице, а в любой другой момент времени эти значения рав 383125 /ST(c0fct+T), поступает через ключ 13 на первый вход устройства 14 умножения, где умножается на сигнал линии 16 задержки, равный предыдущему значению спектральной плотности S^(cOk,t) сигнала формирователя. С выхода устройства 14 умножения сигнал, определяющий значение Sn((Ofct+ +Т) сигнала на выходе формирователя, поступает на вход линии 16 задержки, на выход цепи 8 стабилизации и на соответствующий вход блока 19. Цепи 8 стабилизации определяют значения спектральной плотности S n (c\,t+f) выходного сигнала формирователя 2 с учетом информации об изменяющейся динамической характеристике вибростенда 6 с объектом, которая содержится в S T (сок, t+t) . Таким образом, устройство поддерживает в процессе испытаний заданные значения спектральной плотности текущей вибрации независимо от изменения динамических характеристик вибростенда с объектом посредством введения обратных связей в виде цепей стабилизации для подстройки коэффициентов усиления и фазовых соотношений фильтров формирователя. При этом исключается аппаратурная погрешность воспроизведения, так как Если S T ( u k , t + t ) ££7, то компараучитываются форма частотной характетор 11 вырабатывает сигнал, запираристики и взаимное влияние фильтров ющий ключ 13 и открывающий ключ 15. Тогда в устройстве 14 умножения пре- 35 формирователя. дьщущее значение спектральной плоті ности S^(to K ,t) выходного сигнала форПредлагаемое изобретение повышает мирователя, которое подается на в т о точность воспроизведения случайной рой вход этого устройства с линии 16 вибрации во время проведения испытазадержки, умножается на единичный 40 ний при нестационарных динамических сигнал генератора 18 опорного напряхарактеристикак вибростенда с объекжения, который через ключ 15 поступатов, обеспечивая подстройку параметет на первый вход устройства 14 умноров формирователя. жения. Тогда выходной сигнал цепи в стабилизации и значение спектральной 45 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я плотности Sn (coK, t+t) сигнала формирователя 2 равны задержанному (преды1, Устройство для вибрационных и с дущему значению S n (Oj,, t ) , тем самым пытаний объектов, содержащее последосохраняется то значение параметров вательно соединенные генератор белоформирователя, при котором S T ( ( 0 o t + eg го шума и многоканальный формирова+С) £ Є . Предполагается, что тель, усилитель, вибростенд с испыe S T ( t o K , t ) « • 0 только тогда если S 3 ( o ^ ) = туемым объектом и датчик, а также « 0. матричный блок, первый вход которого соединен с выходом первого задатчика, Если ST (С0к, t ) > £ , то компаратор о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 55 1I вырабатывает сигнал, запирающий с целью повышения точности воспроизключ 15 и открывающий ключ 13. В ведения вибрации, дополнительно в в е этом случае с выхода устройства 12 дены генератор опорного напряжения, , последовательно соединенные анали— деления сигнал, равный S,(to f c )/ ны значениям выходных сигналов цепей 8 стабилизации. Затем сигнал с выхода формирователя 2 поступает на усилитель 5 мощ- г ности и далее на вибростенд 6 с объектом. Случайный сигнал с датчика (не показан) поступает на анализатор 7 спектральной плотности, на выходах которого определяются значения спект-10 ральной плотности SrCto.t + 'C) текущей вибрации в точках со f , (£2>, . . . , С0п и подаются на цепи 8 стабилизации. В каждой цепи 8 стабилизации значение ST (coK, t+t) соответствующего 15 выхода анализатора 7 подается на компаратор 11, где сравнивается с близкой к нулю величиной £ , поступающей на второй вход компаратора 11 из з а датчика 9, и на первый вход устройст-20 ва 12 деления, где производится деление заданного значения спектральной плотности S 3 (СДК), поступающего из задатчика 10 на второй вход устройства 12 деления, на значение S T (6J k t+f), 25 Сравнение S T ( u ) K , t + t ) c£ компарато-о ром 11 производится для т о г о , чтобы при задании Sj(t) K )=O исключить деление в устройстве 12 деления на величину, близкую к нулю, так как при 30 этом также ST(COK t+t) ~ 0. 5 13831 25 затор спектра, блок стабилизации и блок вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик, выходом соединенный с второй _ группой входов матричного блока, выход которого подключен к соответствующим управляемым входаи многоканального формирователя,.а выход генератора опорного напряжения подключен к tO второму входу и через ключ к третьему входу блока стабилизации. 2. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что многоканальный формирователь содержит п перестраива-15 емых фильтров, входы которых объединены и являются входом формирователя, а выходы подключены к входу сумматора, выход которого является выходом формирователя, управляющие входы пе- 20 рестраиваемых фильтров являются управляемыми входами формирователя, 3. Устройство по п.I, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок стабилизации содержит п каналов, каждый из 25 которых состоит из линии задержки последовательно соединенных задать™ ка, компаратора и умножителя, последовательно соединенных задатчика спектральной плотности, делителя, 30 первого и второго ключей, второй вход 6 первого ключа соединен с выходом компаратора, а выход - с выходом умножителя, второй вход второго ключа подключен к выходу линии задержки, а выход - к первому входу линии задержки и является выходом блока стабилизации, второй вход блока умножения является вторым входом блока стабилизации, а его первым входом является второй вход компаратора, соединенный с вторым входом делителя, а третьим входом является второй вход линии задержки. 4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик содержит п каналов, каждый из которых состоит из блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам задатчика значений частотно-фазовой • характеристики, а выходы являются выходами блока вычисления действительных ч мнимых значений частотных характеристик, а его входом являются входы блока извлечения квадратного корня. 1383125 26 25 І кг 25 ZS в *в 25 25 • 9 в 25 т 25 і 25 Z5 25 om!9 Фиг.2 , . Редактор Л.Гратилло Составитель П.Винокуров •. • ; ТехредЛ.Сердюкова Корректор С.Шекмар Заказ 1284/36 Тираж 847 ' Подписное В И П Государственного комитета СССР НИИ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб в > д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,г*Ужгород,ул.Проектная, 4„.