Пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції

Номер патенту: 21146

Опубліковано: 04.11.1997

Автори: Хворост Володимир Андрійович, Пузько Ігор Данилович

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Устройство для определения параметров колебаний элементов конструкции, содержащее последовательно соединенные блок управления разверткой частоты, задающий генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, выходом подключенный к обмотке катушки подвижной системы вибростенда для установки испытуемого объекта, первый вибропреобразователь, установленный на платформе вибростенда, второй вибропреобразователь установленный на испытуемом объекте, первый и второй согласующие усилители, входы которых соединены с выходами соответствующих вибропреобразователей, 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 элементы задержки, первый и второй триггеры, прямые выходы которых соединены с соответствующими входами дешифратора, a R -входы через второй элемент задержки - с вторым выходом первого коммутатора S-вход второго триггера, через первый элемент задержки, соединен с первым выходом первого коммутатора, при этом S-вход первого триггера подключен к входу "Пуск" устройства, первый и второй ключи и индикатор, отличающееся тем, что в устройство введены третий, четвертый и пятый элементы задержки, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом преобразователя "частота-напряжение", третий триггер, 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, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, входы которых соединены с соответствующими выходами второго коммутатора, первый и второй счетчики импульсов, разрядные входы которых соединены с выходами соответствующих первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а входы "Прием" - с соответствующими первым и вторым выходами первого коммутатора, первый цифровой компаратор, входы которого соединены с разрядными выходами соответствующих первого и второго счетчиков импульсов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входами первого и второго ключей, четвертый триггер, R-вход которого соединен с R-входом второго триггера, S-вход - с выходом первого цифрового компаратора, а инверсный выход - с управляющим входом первого ключа, первый и второй делители 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 первого и второго 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, третий коммутатор, первый и второй пиковые детекторы, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи, третий и четвертый счетчики импульсов, третий и четвертый делители частоты следования импульсов, второй цифровой компаратор, пятый триггер, шестой и седьмой элементы 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 третьего и четвертого счетчиков импульсов подключены к выходам третьего и четвертого аналого-цифровых преобразователей соответственно, входы которых подключены к выходам соответствующих первого и второго пиковых детекторов, вход "Прием" третьего счетчика импульсов подключен к входу "Прием" первого счетчика импульсов, вход "Прием" четвертого счетчика импульсов подключены к входу "Прием" второго счетчика импульсов, 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 R-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, выходы третьего и четвертого делителей частоты следования импульсов подключены соответственно к суммирующим входам третьего и четвертого счетчиков импульсов, причем вторая группа входов индикатора соединена с прямыми выходами разрядов третьего счетчика импульсов, 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.

Текст

Изобретение относится к технике исследования динамических и статических характеристик резонансных пиков элементов конструкции при решении задач вибродиагностики, вибротехнологии и виброиспытаний и может быть использовано для определения резонансных частот и пиковых значений полуразмахов колебаний на резонансных частота х. Известно устройство для измерения резонансной частоты элементов конструкций, содержащее последовательно соединенные блок развертки частоты, генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд с установленным на нем испытуемым объектом и установленными на вибростенде и на объекте вибропреобразователя, двумя согласующими усилителями и индикатором, входами подключенными к выходам соответствующи х согласующи х усилителей, входы последних соединены с выходами соответствующих вибропреобразователей, преобразователь, входом подключенный к выходу первого согласующего усилителя, вы ходом - ко второму входу регулятора амплитуды, преобразователь "частота-напряжение", блок памяти, сумматор, регистратор, причем выход блока памяти подключен к входу вычислительного блока, вход которого подключен к входу регистратора [Авт. св. СССР №1254310, кл. G 01 Н 1/00, 1985]. Недостаток известного устройства - ограниченная область использования, обусловленная отсутствием возможности определения максимума огибающей полуразмахов колебаний на резонансной частоте элемента конструкции, так как этот параметр при разных скоростях развертки частоты не фиксируется и не запоминается из-за отсутствия блоков коммутации, запоминания, преобразования и сравнения. Также известно 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, двумя согласующими усилителями и фазовым детектором, входами подключенным к выходам соответствующи х согласующи х усилителей, входы последних соединены с выходами соответствующих вибропреобразователей, блок обратной связи, входом подключенный к выходу первого согласующего усилителя, вы ходом - ко 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 выходу "Чтение" блока памяти непосредственно, а через второй элемент задержки - к R-входу второго триггера, объединенного с R-входом первого триггера, S-вхд которого подключен к входу "П уск" устройства, прямые выходы первого и второго триггеров подключены к входам дешифратора, первый выход которого подключен« первому управляющему входу коммутатора и первому входу блока развертки частоты, второй выход дешифратора подключен к второму входу коммутатора и второму входу блока развертки частоты [Авт. св. СССР №1633294, кл. G 01 Н 13/00, 1991]. Приведенное выше устройство наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и принято за прототип. Недостаток прототипа - ограниченная область использования, обусловленная отсутствием возможности определения максимума огибающей полуразмахов колебаний на резонансной частоте элементов конструкции, так как этот параметр при разных скоростях развертки частоты не фиксируется и не запоминается из-за отсутствия блоков коммутации, запоминания, преобразования и сравнения. 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, в котором за счет введения дополнительных блоков коммутации, запоминания, преобразования и сравнения максимумов огибающих полуразмахов колебаний при регистрации по крайней мере двух динамических резонансных пиков, соответствующим двум разным скоростям развертки частоты, обеспечивается определение как резонансных частот элементов конструкции, так и максимумов огибающих полуразмахов колебаний, что позволяет расширить класс решаемых устройством задач и область применения при небольших затратах тр удовы х и материальных ресурсов при использовании стандартного оборудования - вибростендов электродинамического типа, стандартных блоков автоматики и вычислительной техники. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения параметров колебаний элементов конструкции, содержащее последовательно соединенные блок управления разверткой частоты, задающий генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вы ходом подключенный к обмотке катушки подвижной системы вибростенда, для установки испытуемого объекта, первый вибропреобразователь, установленный на платформе вибростенда, второй вибропреобразователь установленный на испытуемом объекте, первый и второй согласующие усилители, входы которых соединены с выходами соответствующи х вибропреобразователей, 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, деши фратор, первый выход которого соединен с первыми управляющими входами блока управления разверткой частоты и первого коммутатора, а второй выход - с и х вторыми управляющими входами, первый и второй элементы задержки, первый и второй триггеры, прямые выходы которых соединены с соответствующими входами дешифратора, а R-входы через второй элемент задержки - с вторым выходом первого коммутатора S-вход второго триггера, через первый элемент задержки соединен с первым выходом первого коммутатора, при этом S-вход первого триггера подключен к входу "П уск" устройства, первый и второй ключи и индикатор, согласно изобретению, в устройство введены третий, четвертый и пятый элементы задержки, второй коммутатор, вход которого соединен с выходом преобразователя "частота-напряжение", третий триггер, 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, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, входы которых соединены с соответствующими выходами второго коммутатора, первый и второй счетчики импульсов, разрядные входы которых соединены с выходами соответствующи х первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а входы "Прием" - с соответствующими первым и вторым выхода-ми первого коммутатора, первый цифровой компаратор, входы которого соединены с разрядными выходами соответствующих первого и второго счетчиков импульсов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входами первого и второго ключей, четвертый триггер, R-вход которого соединен с Rвходом второго триггера, S-вход - с выходом первого цифрового компаратора, а инверсный выход - с управляющим входом первого ключа, первый и второй делители 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 соответствующи х первого и второго 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, третий коммутатор, первый и второй пиковые детекторы, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи, третий и четвертый счетчики импульсов, третий и четвертый делители частоты следования импульсов, второй цифровой компаратор, пятый триггер, шестой и седьмой элементы 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 третьего и четвертого счетчиков импульсов подключены к выходам третьего и четвертого аналого-цифровых преобразователей соответственно, входы которых подключены к выходам соответствующи х первого и второго пиковых детекторов, вход "Прием" третьего счетчиков импульсов подключен к входу "Прием" первого счетчика импульсов, вход "Прием" четвертого счетчика импульсов подключен к входу "Прием" второго счетчика импульсов, 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 R-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, выходы третьего и четвертого делителей частоты следования импульсов подключены соответственно к суммирующим входам третьего и четвертого счетчиков импульсов, причем вторая группа входов индикатора соединена с прямыми выходами разрядов третьего счетчика импульсов, 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 "П уск" устройства. Амплитудное значение Yo огибающей полуразмахов колебаний на резонансной частоте статического резонансного пика АЧХ при фиксации максимумов огибающих полуразмахов Y1, Y2 колебаний на резонансных частотах w1 , w2 , соответствующи х динамическим резонансным пикам АЧХ при скоростях V1, V2 (V1 > V2) развертки частоты равно: Представим соотношения для изменения высоты максимумов D1Y, D 2 Y (амплитудных значений огибающих полуразмахов колебаний) при скоростях развертки V1, V2 соотве тственно при учете (1): Из соотношений (2) и (3) представим Y. Из (4), (5) следует алгоритм определения амплитудного значения Yo огибающей полуразмахов колебаний статистического резонансного пика: 1) Зафиксировать значения Y1, Y2 максимумов огибающих полуразмахов колебаний динамических резонансных пиков на частотах w 1, w2 при скоростях V1, V2 сканирования частоты соответственно. ~ ~ 2) Увеличивать величину Y1 со скоростью V1 = V1 2/(V12-V22), а величину Y2 - со скоростью V2 = V22 /(V122 V2 ). 3) Производить сравнение изменяющихся значений Y1(t), Y2(t) и в некоторый момент t* времени выполнения равенства Y1(t*) =Y2(t) фиксировать, значение Y1(t*) - Y2(t*). Таким образом, приведенная в формуле изобретения совокупность признаков с введенными новыми элементами и функциональными связями позволяет реализовать следующий технический алгоритм определения максимумов Yo огибающих полуразмахов колебаний на резонансной частоте wо статического резонансного пика, а именно: 1. Запомнить значения Y1, Y2 соответствующи х частотам w1, w2; 2. Преобразовать Y1, Y2 в ци фровую форму Y1(ц),Y2(ц); 3. Ввести эти цифровые эквиваленты Y1(ц),Y2(ц) в разные счетчики импульсов; 4. Производить увеличение содержимого Y1(ц) в цифровой форме при поступлении последовательности ~ импульсов с частотой следования, определяемой значением V1 = V12/(V12-V22), на суммирующий вход третьего счетчика импульсов, а увеличение содержимого Y2(ц) в цифровой форме при поступлении ~ последовательности импульсов с частотой следования, определяемой значением V2 = V22 /(V12-V22), на суммирующий вход четвертого счетчика импульсов; 5. Производить сравнение изменяющихся значений Y1(ц),Y2(ц) в третьем и четвертом счетчиках импульсов и в момент t* времени выполнения условия режимы суммирования третьего и четвертого счетчиков импульсов прерываются, а значение Y1(ц)(t*) = принимается равным амплитудному значению Yо полуразмахов колебаний статического резонансного пика. Вся совокупность существенных признаков устройства обеспечивает определение резонансных частот и максимумов огибающих полуразмахов колебаний статических резонансных пиков при использовании информации о резонансных частотах и максимумах огибающих полуразмахов колебаний по крайней мере двух динамических резонансных пиков, соответствующи х двум постоянным и разным скоростям развертки частоты возбуждающего воздействия при введении только операций сравнения содержимого как пары счетчиков импульсов для определения резонансной частоты, так и пары счетчиков импульсов для определения максимумов огибающих полуразмахов колебаний статических резонансных пиков. Алгоритм для определения резонансной частоты статического резонансного пика реализуется введением второго блока коммутации, блоков запоминания, преобразования и сравнения, определяющих момент регистрации и значение резонансной частоты после достижения равенства сигналов на входах первого цифрового компаратора. Алгоритм для определения максимумов огибающих полуразмахов колебаний статических резонансных пиков реализуется введением третьего блока коммутации, а также группы блоков запоминания, преобразования, коммутации и сравнения, определяющих момент регистрации и значение максимума огибающей полуразмахов колебаний после достижения равенства сигналов на входах второго цифрового компаратора. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для определения параметров колебаний элементов конструкции; на фиг. 2 - стр уктурная схема блока управления разверткой частоты. Устройство для определения параметров колебаний элементов конструкций содержит блок 1 управления разверткой частоты, задающий генератор 2, регулятор амплитуды 3, усилитель мощности 4, вибростенд 5 с установленным на нем испытуемым объектом 6, первый 7 и второй 8 вибропреобразователи, первый 9 и второй 10 согласующие усилители, фазовый детектор 11, блок обратной связи 12, нуль-орган 13, преобразователь "частота-напряжение" 14, первый 15 и второй 16 коммутаторы, четыре триггера - первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20, дешифратор 21, первый 22 и второй 23 аналого-цифровые преобразователи, первый 24 и второй 25 счетчики импульсов, первый 26 и второй 27 делители частоты следования импульсов, первый цифровой компаратор 28, генератор тактовых импульсов 29, первый ключ 30, индикатор 31, пять элементов задержки - первый 32, второй 33, третий 34, четвертый 35, пятый 36, вход 37 "Пуск". Y2(ц)(t*) Устройство также содержит третий коммутатор 38, первый 39 и второй 40 пиковые детекторы, третий 41 и четвертый 42 аналого-цифровые преобразователи, счетчики импульсов третий 43, четвертый 44, делители частоты следования импульсов третий 45 и четвертый 46, второй цифровой компаратор 47, пятый триггер 48, второй ключ 49, шестой 50 и седьмой 51 элементы задержки. Блок 1 управления разверткой частоты содержит импульсные генераторы первый 52 и второй 53, триггеры - шестой 54, седьмой 55, восьмой 56, ключи - третий 57, четвертый 58, пятый 59, зарядный резистор 60, накопительный конденсатор 61, элемент ИЛИ 62, генератор ступенчатого напряжения 63, выполненный на ключах - шестом 64 и седьмом 65, а также на конденсаторе 66, третьем согласующем усилителе 67, токостабилизирующем двухполюснике 68 и одновибраторе 69; первый 70, второй 71 входы и выход 72. блока управления 1, общую шину 73, восьмой элемент задержки' 74, вход "Сброс" 75. Второй коммутатор 16, третий 19 и четвертый 20 триггеры, третий элемент задержки 34 условно представляют собой второй блок коммутации. Первый 22 и второй 23 аналого-цифровые преобразователи, первый 24 и второй 25 счетчики импульсов, первый 26 и второй 27 делители частоты следования импульсов, генератор тактовых импульсов 29 представляет собой первый блок преобразования. Первый цифровой компаратор 28, индикатор 31, четвертый 35 и пятый 36 элементы задержки условно представляют собой первый блок сравнения и запоминания. Третий коммутатор 38, пятый триггер 48, второй ключ 49 условно представляют собой третий блок коммутации. Первый 39 и второй 40 пиковые детекторы, третий 41 и четвертый 42 аналого-цифровые преобразователи, третий 43 и четвертый 44 счетчики импульсов, третий 45, четвертый 46 делители частоты следования импульсов условно представляют собой второй блок преобразования. Второй цифровой компаратор 47, генератор тактовых импульсов 29, шестой 50 элемент задержки, третий счетчик импульсов 43, индикатор 31, седьмой элемент задержки 51 условно представляют собой второй блок сравнения и запоминания. Элементы в устройстве соединены следующим образом. Выход блока 1 управления разверткой частоты подключен к управляющему входу задающего генератора 2, выход которого через последовательно соединенные регулятор амплитуды 3 и усилитель мощности 4 подключен к катушке возбуждения (на схеме не показана) вибростенда 5 с установленным на нем испытуемым объектом 6. На платформе вибростенда 5 и испытуемом объекте 6 установлены первый 7 и второй 8 вибропреобразователи соответственно, подключенные выходами к входам первого 9 и второго 10 согласующих усилителей, вы ходы которых соединены с входами фазового детектора 11. Выход первого согласующего усилителя 9 через блок обратной связи 12 соединен с управляющим входом регулятора амплитуды 3. Выход второго согласующего усилителя 10 соединен через преобразователь 14 "частотанапряжение" с входом второго коммутатора 16, первый выход которого через первый аналого-цифровой преобразователь 22, а второй выход через второй аналого-цифровой преобразователь 23 соединены с разрядными входами первого 24 и второго 25 счетчиков импульсов соответственно. Разрядные выходы первого 24 и второго 25 счетчиков импульсов соединены с группами входом первого цифрового компаратора 28, выход которого соединен с S-входом четвертого триггера 20 непосредственно, а через пятый элемент задержки 36 - с первым входом "Прием" индикатора 31. Инверсный выход четвертого триггера 20 соединен с управляющим входом первого ключа 30, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 29, а выход первого ключа 30 через первый 26 и второй 27 делители частоты следования импульсов соединен со счетными входами первого 24 и второго 25 счетчиков импульсов соответственно. Кроме того, выход первого ключа 30 через четвертый элемент задержки 35 соединен с управляющим входом первого цифрового компаратора 28. Выход фазового детектора 11 через нуль-орган 13 соединен с входом первого коммутатора 15, первый выход которого соединен с S-входом третьего триггера 19 и входами "Прием" первого 24 и третьего 43 счетчиков импульсов непосредственно а через первый элемент задержки 32 - с S-входом второго триггера 18, R-вход которого, объединенный с R-входами первого 17, четвертого 20 и пятого 48 триггеров, соединен через второй элемент задержки 33 с вторым выходом первого коммутатора 15, объединенным с R-входом третьего триггера 19 и входами "Прием" второго 25 и четвертого 44 счетчиков импульсов. Прямой выход третьего триггера 19 соединен через третий элемент задержки 34 с объединенными управляющими входами второго 16 и третьего 38 коммутаторов. Прямые выходы первого 17 и второго 18 триггеров соединены с первым и вторым входами дешифратора 21, первый и второй выходы которого соединены с объединенными первыми и вторыми входами блока 1 управления разверткой частоты и первого коммутатора 15. S-вход первого триггера 17, S-входы четвертого 20 и пятого 48 триггеров, R-вход третьего триггера 19 и вход "Сброс" блока 1 управления разверткой частоты подключен к входу "Пуск" 37. Вход третьего коммутатора 38 подключен к выходу второго согласующего усилителя 10. Первый и второй выходы третьего коммутатора 38 подключены к входам соответственно третьего 41 и четвертого 42 аналогоцифровых преобразователей через соответствующие первый 39 и второй 40 пиковые детекторы. Разрядные входы третьего и четвертого 43 и 44 счетчиков импульсов подключены к выходам третьего 41 и четвертого 42 аналого-цифровых преобразователей соответственно. Разрядные выходы третьего 43 и четвертого 44 счетчиков импульсов соединены с соответствующими группами входов второго цифрового компаратора 47, выход которого соединен с S-входом пятого триггера 48 непосредственно, а через седьмой элемент задержки 51 - со вторым управляющим входом индикатора 31 (при выполнении индикатора 31 из набора двух регистров). Инверсный выход пятого триггера 48 соединен с управляющим входом второго ключа 49, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 29, а выход через третий 45 и четвертый 46 делители частоты следования импульсов - со счетными суммирующими входами третьего 43 и четвертого 44 счетчика импульсов соответственно. Вход второго цифрового компаратора 47 подключен через шестой элемент задержки 59 к выходу второго ключа 49. Первый и второй информационные входы индикатора 31 подключены к разрядным выходам второго 25 и третьего 43 счетчиков импульсов соответственно. Элементы блока 1 управления разверткой частоты соединены следующим образом (фиг. 2). Входы первого 52 и второго 53 импульсных генераторов объединены и соединены через восьмой элемент задержки 74 с первым входом 70 "Пуск", подключенным к первому выходу дешифратора 21. Выходы первого 52 и второго 53 импульсных генераторов соединены с R- и S-входами шестого триггера 54 соответственно, инверсный и прямой выходы которого через третий 57 и четвертый 58 ключи соответственно подключены через последовательно соединенные зарядный резистор 60 и накопительный конденсатор 61 к общей шине 73. Параллельно накопительному конденсатору 61 подключен пятый ключ 59. Общая точка соединения зарядного резистора 60 и пятого ключа 59 подключена к выходу 72 блока 1 управления разверткой частоты. Управляющие входы третьего 57 и четвертого 58 ключей соединены с инверсным и прямым выходами седьмого триггера 55 соответственно, R-вход которого объединен с R-входом восьмого триггера 56 и соединен с первым входом 70 блока 1 управления разверткой частоты. Управляющий вход пятого ключа 59 соединен с выходом элемента ИЛИ 62, первый вход которого соединен с выходом одновибратора 69, а второй вход с прямым выходом восьмого триггера 56, S-вход которого подключен к входу "Сброс" 75 блока 1 управления разверткой частоты. Прямой выход восьмого триггера 56 соединен с управляющим входом шестого ключа 64 и управляющими входами первого 52 и второго 53 импульсных генераторов. Потенциальный выход источника Е питания через последовательно соединенные токостабилизирующий двухполюсник 68, седьмой ключ 65 и третий согласующий усилитель 67 подключен к управляющему входу первого импульсного генератора 52. Управляющий вход седьмого ключа 65 соединен с выходом одновибратора 69, управляющий вход которого соединен со вторым входом 71 блока 1 управления разверткой частоты. Выход седьмого ключа 65 через параллельно соединенные конденсатор 66 и шестой ключ 64 подключен к общей шине 73. На выходах первого 52 и второго 53 импульсных генераторов формируются импульсные последовательности только при наличии нуля на управляющих входах и при наличии единичного потенциала на управляющем первом входе 70 блока управления 1. Устройство для регулирования колебаний работает следующим образом. В исходном состоянии первый 17, второй 18 и третий 19 триггеры установлены в нуль, четвертый 20 и пятый 48 триггеры - в единицу, частота задающего генератора 2 установлена равной нижней частоте диапазона частоты развертки. Первый коммутатор 15 установлен в нейтральное положение, при этом его вход отключен от обоих выходов, а блок 1 управления разверткой частоты установлен в исходное состояние, при котором частота задающего генератора 2 фиксирована. При поступлении сигнала на вход "Пуск" 37 первый триггер 17 устанавливается в единицу и подтверждается нулевое состояние третьего триггера 19 в единичное состояние четвертого 20 и пятого 48 триггеров. На первом выходе дешифратора 21 появляется сигнал, поступающий на первый управляющий вход первого коммутатора 15 и первый управляющий вход 70 блока 1 управления разверткой частоты. При наличии кодовой комбинации "00" на входах деши фратора 21 на его выходах сигналов нет, при наличии кодовой комбинации "01" появляется сигнал на первом выходе дешифратора 21, при этом сигнал с входа первого коммутатора 15 поступает на его первый выход и появляется сигнал »а первом входе блока 1 управления разверткой частоты. При наличии кодовой комбинации "11" на входах деши фратора 21 появляется сигнал на его втором выходе, а сигнал с входа первого коммутатора 15 поступает на его второй выход и появляется сигнал на втором входе блока 1 управления разверткой частоты. При наличии сигналов на первом 70 (втором 71) входа х блока 1 управления разверткой частоты происходит увеличение частоты задающего генератора 2 от заранее заданного начального значения со скоростью V1(V2) (V1 > 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 V1 частоты возбуждения с резонансной частотой испытуемого обьекта 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 и третьего 43 счетчиков импульсов, благодаря чему содержимое w1, первого аналого-цифрового преобразователя 22 вводится в первый счетчик импульсов 24, а содержимое Y1 третьего аналого-цифрового преобразователя 41 вводится в третий 43 счетчик 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 их вторые выходы. Кроме того, импульсныйсигнал 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 wн и ее увеличению со скоростью V2 (V2 < V1). При совпадении изменяющейся со скоростью V2 часто ты возбуждения вибростенда 5 с резонансной частотой испытуемого объекта 6 разность фаз сигналов на входах фазового детектора 11 снова равна П/2 и сигнал на его выходе в этот момент равен нулю. На выходе н уль-органа 13 снова возникает импульсный сигнал, который в этом режиме поступает на второй выход первого коммутатора 15. При этом содержимое w2 второго аналого-цифрового преобразователя 23 вводится во второй счетчик импульсов 25, а содержимое Y2 четвертого аналого-цифрового преобразователя 42 вводится в четвертый счетчик импульсов 44 благодаря сигналам на входах "Прием" второго 25 и четвертого 44 счетчиков импульсов, поступающим со второго выхода первого коммутатора 15. Одновременно третий триггер 19 устанавливается в нуль, благодаря чему через промежуток времени, определяемый третьим элементом задержки 34. второй 16 и третий 38 коммутаторы устанавливаются в состояния, при которых их входы соединены снова с их первыми выходами. Сигнал со второго выхода первого коммутатора 15 через второй элемент задержки 33 поступает на объединенные R-входы триггеров первого 17, второго 18, четвертого 20 и пятого 48, устанавливая эти триггеры в нуль. При этом замыкаются ранее разомкнутые первый 30 и второй 49 ключи. Импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 29 поступают через первый 26 и второй 27 делители частоты следования импульсов на вычитающие входы первого 24 и второго 25 счетчиков импульсов соответственно, а через третий 45 и четвертый 46 делители частоты следования импульсов - на суммирующие входы третьего 43 и четвертого 44 счетчиков импульсов соответственно. Первый 26 и второй 27 делители частоты следования импульсов ~ ~ выбраны е коэффициентами деления, соответствующими скоростям V1, V2 : Третий 45 и четвертый 46 делители частоты следования импульсов выбраны с коэффициентами ~ ~ деления, соответствующими скоростям V1, V2 : при равенстве в момент t1 времени уменьшающихся содержимых первого 24 и второго 25 счетчиков импульсов на выходе первого цифрового компаратора 28 формируется сигнал, который поступает на S-вход четвертого триггера 20, устанавливая его в единицу. При этом первый ключ 30 размыкается и содержимое первого 24 и второго 25 счетчиков импульсов далее не изменяется и устанавливается равным величине wо, как это следует из соотношения:, Кроме того, сигнал с выхода первого цифрового компаратора 28 поступает через пятый элемент задержки 36 на первый управляющий вход индикатора 31. передавая содержимое второго счетчика импульсов 25, равное содержимому первого счетчика 24 импульсов, в индикатор 31. Так происходит определение и регистрация резонансной частоты wо. При равенстве увеличивающи хся содержимых третьего и четвертого счетчиков 43, 44 импульсов, на счетные входы которых поступают импульсы с частотами следования, определяемыми коэффициентами и соответственно, на выходе второго цифрового компаратора 47 формируется сигнал, который поступает на S-вход пятого триггера 48, устанавливая его в единицу. При этом второй ключ 49 размыкается и содержимое третьего и четвертого счетчиков 43 и 44 импульсов далее не изменяется, т.к. импульсная последовательность с входа генератора 29 тактовых импульсов не поступает на счетные входы эти х счетчиков. Содержимое третьего и четвертого счетчиков 43, 44 импульсов устанавливаются равными величине Yo которая соответствует величине максимума огибающей полуразмахов колебаний Yo статического резонансного пика. Кроме того, сигнал с выхода второго цифрового компаратора 47 через седьмой элемент задержки 51 поступает на второй управляющий вход индикатора 31, передавая содержимое одного из счетчиков 43, 44 импульсов (например, третьего 43) в индикатор 31. Так происходит определение и регистрация амплитудного значения огибающей полуразмахов колебаний статического резонансного пика. Так заканчивается один цикл работы устройства, а повторный запуск возможен только при поступлении сигнала на вход 37 "Пуск". Блок 1 управления разверткой частоты работает следующим образом. При поступлении сигнала на вход 75 "Сброс" восьмой триггер 56 устанавливается в единицу, шестой ключ 64 замыкается, конденсатор 66 разряжается, пятый ключ 59 через элемент ИЛИ 62 замыкается, благодаря чему накопительный конденсатор 61 разряжается, на выходе 72 устанавливается нулевой сигнал. Кроме того, блокируется работа первого 52 и второго 53 импульсных генераторов. При поступлении сигнала на первый вход 70 седьмой 55 и восьмой 56 триггеры устанавливаются в нуль, пятый ключ 59 размыкается, разблокируются импульсные генераторы первый 52 и второй 53, третий ключ 57 замыкается, шестой ключ 64 размыкается. Такие манипуляции происходят благодаря появлению сигнала на первом выходе дешифратора 21, а значит и на первом входе 70 блока 1 управления разверткой частоты. При поступлении сигнала с первого входа 70 через восьмой элемент задержки 74 на входы первого 52 и второго 53 импульсных генераторов на их вы ходах формируются импульсные последовательности. Частоты генерации импульсов первого 52 ! и второго 53 импульсных генераторов подбираются близкими, но с таким расчетом, чтобы частота биений, которая, определяет период формирования линейноизменяющегося напряжения была на несколько порядков ниже, а период линейно-изменяющегося напряжения был таким, чтобы перекрывался весь диапазон частот воспроизводимых вибраций. Для получения выходного сигнала задающего генератора 2 с возрастающей часто-: той синусоидального напряжения частоту импульсов второго импульсного генератора 53 устанавливают выше часто ты импульсов первого импульсного генератора 52. Выходные импульсные последовательности первого 52 и второго 53 импульсных генераторов управляют состоянием шестого триггера 54, на инверсном выходе которого формируется импульсная последовательность линейно-возрастающей длительностью импульсов, а на прямом выходе - импульсная последовательность с линейно-убывающей длительностью импульсов. Импульсная последовательность с возрастающей длительностью импульсов через замкнутый ключ 57 (седьмой триггер 55 находится в нуле) и зарядный резистор 60 заряжает накопительный конденсатор 61, благодаря чему на выходе 72 формируется линейно-возрастающее напряжение. При появлении сигнала на втором выходе деши фратора 21 появляется сигнал на втором управляющем входе 71 блока 1, а значит и на входе одновибратора 69, на выходе которого формируется импульс, поступающий через элемент ИЛИ 62 на управляющий вход пятого ключа 59, что приводит к его замыканию. Накопительный конденсатор 61 оказывается зашунтирован пятым ключом 59, а на выходе 72 устанавливается нулевой уровень напряжения, поступающий на управляющий вход задающего генератора 2, тем самым частота задающего генератора 2 устанавливается равной первоначальному значению, соответствующему нижней границе диапазона исследуемых частот. Импульсный сигнал с выхода одновибратора 69 поступает также на управляющий вход седьмого ключа 65 и замыкает его. При этом конденсатор 66 через токостабилизирующий двухполюсник 68 и седьмой ключ 65 заряжается от источника напряжения Е на величину DU напряжения (шестой ключ 64 разомкнут, так как восьмой триггер 56 установлен в нуль). Напряжение DU через третий согласующий усилитель 67 поступает на управляющий вход первого импульсного генератора 52 и частота следования импульсов на его выходе возрастает, что приводит к уменьшению крутизны линейно-изменяющегося напряжения на выходе 72. Предложенное устройство для определения параметров колебаний резонансных пиков элементов конструкций позволяет кроме определения резонансной частоты путем преобразования двух зафиксированных значений частот цифровыми методами определить также амплитудное значение полуразмахов колебаний на резонансной частоте путем преобразования двух амплитудных значений полуразмахов колебаний цифровыми методами, что расширяет класс решаемых задач и область применения устройства.

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Puz'ko Ihor Danylovych, Khvorost Volodymyr Andriiovych

Автори російською

Пузько Игорь Данилович, Хворост Владимир Андреевич

МПК / Мітки

МПК: G01M 7/00, G01M 7/02

Мітки: пристрій, коливань, конструкції, елементів, параметрів, визначення

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-21146-pristrijj-dlya-viznachennya-parametriv-kolivan-elementiv-konstrukci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції</a>

Подібні патенти