Пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції

Изобретение относится к технике исследования динамических и статических характеристик резонансных пиков элементов конструкции при решении задач вибродиап-ностики, вибротехнологии и виброиспытаний и может быть использовано для определения резонансных частот и пиковых значений размаха колебаний на резонансных частотах. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для определения параметров колебаний элементов конструкции, содержащее последовательно соединенные блок управления разверткой частоты, задающий генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд с установленными на нем и на объекте вибропреобразователями, два согласующих усилителя и фазовый детектор, входами подключенным к выходам соответствующих согласующих усилителей, входы последних соединены с выходами соответствующих вибропреобразователей, блок обратной связи, входом подключенный к выходу первого согласующего усилителя, выходом - к второму входу регулятора амплитуды, преобразователь "частота-напряжение", блок памяти, сумматор, индикатор, причем выход блока памяти подключен к входу сумматора, выход которого подключен к входу индикатора, а также устройство снабжено нуль-органом, двумя ключами, двумя усилителями с регулируемыми коэффициентами усиления, коммутатором, двумя триггерами, дешифратором, двумя элементами задержки, причем выход преобразователя "частота-напряжение" через последовательно соединенные второй ключ и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления подключен к суммирующему входу сумматора, а через последовательно соединенные первый ключ и первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления к входу блока памяти, первый выход коммутатора подключен к управляющему входу первого ключа и входу "Прием" блока памяти непосредственно, а через первый элемент задержки -к S- входу второго триггера, второй выход коммутатора подключен к управляющему входу второго ключа и входу "Чтение" блока памяти непосредственно, а через второй элемент задержки - к R-входу второго триггера, объединенному с R-входом первого триггера, S-вход которого подключен к входу "Пуск" устройства, прямые выходы первого и второго триггеров подключены к входам дешифратора, первый выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора и первому входу блока развертки частоты, второй выход дешифратора подключен к второму входу коммутатора и второму входу блока развертки частоты. Недостаток этого устройства - ограниченная область использования, обусловленная отсутствием возможности определения максимума размахов колебаний на резонансной частоте элементов конструкций, ввиду отсутствия блоков коммутации, запоминания, преобразования, сравнения максимумов размахов колебаний на резонансной частоте. Структурное построение устройства - прототипа обеспечивает только возможность определения резонансной частоты элементов конструкций. В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для определения параметров колебаний элементов конструкций, которое обеспечит определение как резонансных частот элементов конструкций, так и максимумов размахов колебаний на резонансных частотах, что расширит область его применения. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения параметров колебаний элементов конструкций, содержащее последовательно соединенные блок •управления разверткой частоты, задающий генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд для установки испытуемого объекта, первый вибропреобразователь, установленный на подвижной части вибростенда, второй вибропреобразователь, установленный на испытуемый объект, первый и второй согласующие усилители, входы которых соединены с соответствующими вибропреобразователями, фазовый детектор, входы которого соединены с выходами согласующих усилителей, блок обратной связи, вход которого соединен с выходом первого согласующего усилителя, а выход - с управляющим входом регулятора амплитуды, преобразователь "частота-напряжение", вход которого соединен с выходом второго согласующего усилителя, последовательно соединенные нуль-орган, вход которого соединен с выходом фазового детектора, а также первый коммутатор, дешифратор, первый выход которого соединен с первыми управляющими входами блока управления разверткой частоты и первого коммутатора, а второй выход - с их вторыми управляющими входами, первый и второй триггеры, прямые выходы которых соединены с соответствующими входами дешифратора, а R-входы через второй элемент задержки - с вторым выходом первого коммутатора, первый элемент задержки, соединяющий первый выход первого коммутатора с S-входом второго триггера, при этом S-вход первого триггера подключен к входу "Пуск" устройства, первый и второй ключи, индикатор, согласно изобретению, снабжено вторым коммутатором, вход которого соединен с выходом преобразователя "частотанапряжение", третьим триггером, S- и R-входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого коммутатора, а прямой выход - через третий элемент задержки - с управляющим входом второго коммутатора, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями, входы которых соединены с соответствующими выходами второго коммутатора, первым и вторым счетчиками импульсов, разрядные входы которых соединены с выходами соответствующих аналого-цифровых преобразователей, а входы "Прием" - с соответствующими выходами первого коммутатора, первым цифровым компаратором, входы которого соединены с разрядными выходами соответствующих счетчиков импульсов, генератором тактовых импульсов, выход которого соединен со входами первого и второго ключей, четвертым триггером, R-вход которого соединен с R-входом второго триггера, S-вход - с выходом первого цифрового компаратора, а инверсный выход - с управляющим входом первого ключа, первым и вторым делителями частоты следования импульсов, входы которых соединены с выходом первого ключа непосредственно, а через четвертый элемент задержки - с управляющим входом первого цифрового компаратора, а выходы - со счетными входами соответствующих счетчиков импульсов, первая группа входов индикатора соединена с прямыми выходами разрядов второго счетчика импульсов, а первый управляющий вход индикатора через пятый элемент задержки соединен с выходом первого цифрового компаратора, третьим коммутатором, первым и вторым пиковыми детекторами, третьим и четвертым аналого-цифровыми преобразователями, третьим, четвертым и пятым счетчиками импульсов, третьим и четвертым делителями частоты следования импульсов, вторым цифровым компаратором, пятым триггером, шестым и седьмым элементами задержки, причем входы первого и второго пиковых детекторов подключены к первому и второму выходам третьего коммутатора соответственно, вход третьего коммутатора подключен к выходу второго согласующего усилителя, а управляющий вход третьего коммутатора объединен с управляющим входом второго коммутатора, разрядные входы прямых разрядов третьего и четвертого счетчиков импульсов подключены к выходам третьего и четвертого аналого-цифровых преобразователей соответственно, входы которых подключены к выходам соответствующих пиковых детекторов, входы "Прием" третьего и пятого счетчиков импульсов подключены к входу "Прием" первого счетчика импульсов, входы "Прием" второго и четвертого счетчиков импульсов объединены, прямые выходы разрядов третьего и четвертого счетчиков импульсов подключены к входам второго цифрового компаратора, выход которого подключен к S-входу пятого триггера, R-вход которого объединен с П-входом четвертого триггера, а инверсный выход соединен с управляющим входом второго ключа, входы третьего и четвертого делителей частоты следования импульсов объединены и подключены через второй ключ к выходу генератора тактовых импульсов, а через шестой элемент задержки к входу второго цифрового компаратора, а выходы третьего и четвертого делителей частоты следования импульсов подключены соответственно к вычитающему входу третьего счетчика импульсов, объединенному с суммирующим входом пятого счетчика импульсов, и вычитающему входу четвертого счетчика импульсов, вторая группа входов индикатора соединена с прямыми выходами разрядов пятого счетчика импульсов непосредственно, вход "Прием" пятого счетчика импульсов подключен к первому выходу первого коммутатора, разрядные входы пятого счетчика импульсов подключены к выходам третьего аналогоцифрового преобразователя, второй управляющий вход индикатора соединен с выходом второго цифрового компаратора через седьмой элемент задержки, при этом вход "Сброс" блока управления разверткой частоты, а также R-вход третьего триггера, S-входы четвертого и пятого триггеров подключены к входу "Пуск" устройства. Амплитудное значение Yo размаха колебаний на резонансной частоте при фиксации размахов Υ1Υ2 колебаний на резонансных частотах w 1, w 2, соответствующих динамическим резонансным характеристикам при скоростях V1, V2 (V1 > V2} развертки частоты равно: Представим соотношения для изменения высоты максимума Δ 1Υ, Δ2Υ (амплитудного значения размаха колебаний) при скоростях развертки V1, V2 соответственно Из соотношений (2) и (3) представим Yo. Из соотношений (4) и (5) получим: Из соотношений (6) и (4) следует алгоритм определения Yo . 1) Зафиксировать значения Υ1, Υ2 размаха колебаний на резонансных частотах w 1, w 2 динамической амплитудно-частотной характеристики при скоростях V1, V2 разверток частоты. ˆ 2) Уменьшать величину Υ1 со скоростью V2 = , а величину Υ2 - со скоростью 3) Одновременно увеличивать величину Υ1 со скоростью ˆ ˆ 4) В момент t* равенства уменьшаемых Υ1 - V2 t * = Y2 - V1t * определить величину Y0 путем фиксации увеличивающегося со скоростью значения Υι по отношению Таким образом, вся приведенная в формуле изобретения совокупность признаков с введенными новыми элементами и функциональными связями позволяет реализовать следующий алгоритм определения размаха Υο колебаний на резонансной частоте w 0, а именно: зафиксировать значения Υ1 , Υ2 на частотах w 1, w 2 преобразовать Υ1, Υ2 в цифровую форму; ввести величины Υ1, Υ2 в счетчики импульсов (причем Υ1 < Υ0, Υ2 < Υ0, Υ1 V2). Сигнал с выхода задающего генератора 2 через регулятор амплитуды 3 и усилитель мощности 4 поступает в катушку подвижной части (обмотку возбуждения) вибростенда 5 с установленным на нем испытуемым объектом 6. Сигнал с выхода первого вибропреобразователя 7 через первый согласующий усилитель 9 и блок 12 обратной связи поступает на управляющий вход регулятора амплитуды 3 для стабилизации уровня возбуждения вибростенда 5. Сигналы с выходов первого 9 и второго 10 согласующих усилителей поступают на входы фазового детектора 11. При совпадении изменяющейся со скоростью Vi частоты возбуждения с резонансной частотой испытуемого объекта 6 разность фаз сигналов на входах фазового детектора 11 равна П/2, а сигнал на его выходе равен нулю. На выходе нуль-органа 13 появляется импульсный сигнал, который с первого выхода первого коммутатора 15 поступает на входы "Прием" первого 24, третьего 43 и пятого 45 счетчиков импульсов, благодаря чему содержимое w 1 первого аналого-цифрового преобразователя 22 вводится в первый счетчик импульсов 24, а содержимое У1 третьего аналого-цифрового преобразователя 41 вводится в третий 43 и пятый 45 счетчики импульсов, одновременно третий триггер 19 устанавливается в единицу, благодаря чему через промежуток времени, определяемый третьим элементом задержки 34, второй 16 и третий 38 коммутаторы устанавливаются в состояния, при которых сигналы с их входов поступают на вторые выходы. Кроме того, импульсный сигнал с первого выхода первого коммутатора 15 через первый элемент задержки 32 поступает на S-вход второго триггера 18, устанавливая его в единицу. Наличие на входе дешифратора 21 кодовой комбинации "11" приводит к скачкообразному уменьшению частоты задающего генератора 2 до ее первоначального значения о»н и ее увеличению со скоростью V2 (V2