Пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

(21) 2000074193                                                       Дата прийняття

(54) (57)                                                                         рішення

                                                                                     07.02.2001 р.

Пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструк­ції, що містить послідовно з'єднані блок керування розгорткою час­тоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потуж­ності і вібростенд з установленим на ньому випробуваним об'єктом, перший і другий віброперетворювачі, установлені на вібростенді та випробуваному об’єкті відповідно, перший та другий узгоджувальні підсилювачі, входи яких з'єднані з виходами відповідних віброперет­ворювачів, фазовий детектор, входи якого з'єднані з виходами узгоджувальних підсилювачів, блок зворотного зв'язку, вхід якого з'єдна­ний з виходом першого узгоджувального підсилювача, а вихід - з керувальним входом регулятора амплітуди, перетворювач "частота-напруга", вхід якого з'єднаний з виходом другого узгоджувального підсилювача, послідовно з'єднані перший нуль-орган, вхід якого з'єднаний з виходом фазового детектора, комутатор, а також дешифратор, виходи якого з'єднані з відповідними входами блока керування розгорткою частоти та комутатора, перший, другий, третій та четвертий тригери, прямі вихо­ди яких з'єднані з відповідними входами дешифратора, перший, другий, третій та четвертий елементи затримки,  перший, другий та третій блоки пам'яті, перший, другий, третій та четвертий ключі, інформа­ційні входи яких об'єднані та з'єднані з виходом перетворювача "частота-напруга",  а керувальні входи під'єднані до відповідних виходів комутатора, керувальний вхід першого ключа об'єднаний з входом "Запис" першого блока пам'яті, керувальний вхід другого клю-. ча об'єднаний з входом "Запис" другого блока пам'яті, керувальний вхід третього ключа об'єднаний з входом "Запис" третього блока пам'я­ті, входи "Читання" першого, другого та третього блоків пам'яті і керувальний вхід четвертого ключа об'єднані, та з'єднані з четвер­тим виходом комутатора, S -вхід першого тригера з'єднаний з вхо­дом "Пуск",  S-входи тригерів з другого по четвертий під'єднані через елементи затримки з першого по третій до відповідних виходів з першого по третій комутатора, R-вхід четвертого тригера під’єд­наний через четвертий елемент затримки до четвертого виходу комута­тора, виходи ключів з першого по третій з’єднані з інформаційними входами блоків пам'яті з першого по третій відповідно, перший та другий блоки множення, перший блок ділення, реєстратор, блок порів­няння, другий нуль-орган, перший, другий, третій, четвертий, п'ятий та шостий суматори, причому вихід першого блока пам'яті, з'єднаний з об'єднаними першими входами третього суматора та першого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом четвертого ключа, вихід другого блока пам'яті з'єднаний з об'єднаними першими входами другого суматора та другого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом третього блока пам'яті, виходи першого та другого блоків множення з'єднані з підсумовувальним та віднімаль­ним входами відповідно першого суматора, вихід якого з'єднаний з входом "Подільне" першого блока ділення, вхід "Подільник" якого з'єднаний з виходом четвертого суматора, підсумовувальний та віднімальний входи якого з'єднані з виходами третього та другого сумато­рів відповідно, виходи першого та третього блоків пам'яті з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно п'ятого сума­тора, а виходи четвертого ключа та другого блока пам'яті з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно шостого сума­тора, виходи п'ятого та шостого суматорів з'єднані з об'єднаними першими та другими входами відповідно блока порівняння та другого нуль-органа, виходи останніх з'єднані з другим та третім інформа­ційними входами відповідно реєстратора, який відрізняється тим, що в нього введені перший, другий, третій та четвертий пікові детектори, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий суматори, третій та четвертий блоки множення, другий блок ділення, формувач імпульсів, п'ятий та шостий елемент затримки, п'ятий, шостий, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий ключі, інформаційні входи ключів з п'ятого по восьмий об'єднані та з'єднані з виходом другого узгоджувального підсилювача, а виходи - з'єднані з інформаційними входами пікових детекторів з першого по четвертий відповідно, вихід першого пікового детектора з'єднаний з першими об'єдна­ними входами сьомого суматора та третього блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом четвертого пікового детекто­ра, вихід другого пікового детектора з'єднаний з об'єднаними перши­ми входами восьмого суматора та четвертого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом третього пікового детектора, входи сьомого та восьмого суматорів з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно дев'ятого суматора, виходи третього та четвертого блоків множення з'єднані з підсумовувальним та'віднімальним входами відповідно десятого суматора, вихід якого з'єднаний з входом "Подільне" другого блока ділення, вхід "Подільник" якого з'єднаний з виходом дев'ятого суматора, а виходи першого та другого блоків ділення через дев'ятий та десятий ключі  відповідно з'єднані з першим та четвертим входами реєстратора відповідно, R-вхід першого тригера об'єднаний з S-входом другого тригера, R-вхід дру­гого тригера об'єднаний з S-входом третього тригера, R-вхід третього тригера об'єднаний з S-входом четвертого тригера, R-вхід четвертого тригера, через послідовно з'єднані формувач імпульсів та п'ятий елемент затримки, з'єднаний з об'єднаними керувальними вхо­дами дев'ятого та десятого ключів, з'єднаних через шостий елемент затримки з об'єднаними входами "Зброс" першого, другого, третього та четвертого пікових детекторів, керувальні входи ключів з п'ятого по восьмий об'єднані з першого по четвертий входами відповідно  дешифратора.

Текст

Пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції, що містить послідовно з'єднані блок керування розгорткою частоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потужності і вібростенд з установленим на ньому випробуваним об'єктом, перший і другий віброперетворювачі, установлені на вібростенді та випробуваному об'єкті відповідно, перший та другий узгоджувальні підсилювачі, входи яких з'єднані з виходами відповідних віброперетворювачів, фазовий детектор, входи якого з'єднані з виходами узгоджувальних підсилювачів, блок зворотного зв'язку, вхід якого з'єднаний з виходом першого узгоджувального підсилювача, а вихід – з керувальним входом регулятора амплітуди, перетворювач "частота-напруга", вхід якого з'єднаний з виходом другого узгоджувального підсилювача, послідовно з'єднані перший нуль-орган, вхід якого з'єднаний з виходом фазового детектора, комутатор, а також дешифратор, ви ходи якого з'єднані з відповідними входами блока керування розгорткою частоти та комутатора, перший, другий, третій та четвертий тригери, прямі виходи яких з'єднані з відповідними входами дешифратора, перший, другий, третій та четвертий елементи затримки, перший, другий та третій блоки пам'яті, перший, другий, третій та четвертий ключі, інформаційні входи яких об'єднані та з'єднані з виходом перетворювача "частотанапруга", а керувальні входи під'єднані до відповідних виходів комутатора, керувальний вхід першого ключа об'єднаний з входом "Запис" першого блока пам'яті, керувальний вхід другого ключа об'єднаний з входом "Запис" другого блока пам'яті, керувальний вхід третього ключа об'єднаний з входом "Запис" третього блока пам'яті, входи "Читання" першого, другого та третього блоків пам'яті і керувальний вхід четвертого ключа об'єднані та з'єднані з четвертим виходом комутатора, S – вхід першого тригера з'єднаний з входом "Пуск", S – входи тригерів з другого по четвертий під'єднані через елементи затримки з першого по третій до відповідних виходів з першого по третій комутато A (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ КОЛИВАНЬ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦ ІЇ 38501 єднаними першими входами восьмого суматора та четвертого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом третього пікового детектора, входи сьомого та восьмого суматорів з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно дев'ятого суматора, виходи третього та четвертого блоків множення з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно десятого суматора, ви хід якого з'єднаний з входом "Подільне" другого блока ділення, вхід "Подільник" якого з'єднаний з виходом дев'ятого суматора, а виходи першого та другого блоків ділення через дев'ятий та десятий ключі відповідно з'єднані з першим та четвертим входами реєстратора відпо відно, R – вхід першого тригера об'єднаний з S – входом другого тригера, R – вхід другого тригера об'єднаний з S – входом третього тригера, R – вхід третього тригера об'єднаний з S - входом четвертого тригера, R - вхід четвертого тригера через послідовно з'єднані формувач імпульсів та п'ятий елемент затримки, з'єднаний з об'єднаними керувальними входами дев'ятого та десятого ключів, з'єднаних через шостий елемент затримки з об'єднаними входами "Зброс" першого, другого, третього та четвертого пікових детекторів, керувальні входи ключів з п'ятого по восьмий об'єднані з першого по четвертий входами відповідно дешифратора. Винахід відноситься до області техніки дослідження динамічних характеристик елементів випробуваних конструкцій при проведенні вібровипробувань і може бути використаний для визначення резонансних частот коливань та максимумів обвідних напіврозмахів коливань при розв'язуванні задач вібродіагностики, вібровипробувань і віброзахисту. Відомим є пристрій для визначення резонансної частоти елементів конструкції, що містить послідовно сполучені блок керування розгорткою частоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потужності, виходом під'єднаний до обмотки котушки рухомої системи вібростенду, призначеної для установки випробуваного об'єкту, перший віброперетворювач установлений на платформі вібростенду, другий віброперетворювач установлений на випробуваному об'єкті, 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 із виходом першого узгоджувального підсилювача, а вихід – із керувальним входом регулятора амплітуди, перетворювач "частота-напруга", вхід якого сполучений із виходом другого узгоджувального підсилювача, послідовно сполучені нуль-орган, вхід якого сполучений із виходом фазового детектора, а також перший комутатор, деши фратор, перший вхід якого сполучений з першими керувальними входами блоку керування розгорткою частоти і першого комутатора, а др угий ви хід – із їх другими керувальними входами, перший і другий елементи затримки, перший і другий тригери, прямі виходи яких сполучені з відповідними входами дешифратора, а їх R – входи через другий елемент затримки з другим виходом першого комутатора, S – вхід другого тригера через перший елемент затримки сполучений із першим виходом першого комутатора, S – вхід першого тригера під'єднаний до входу "Пуск" пристрою, перший і другий ключі, інформаційні входи яких об'єднані і під'єднані до виходу перетворювача “частота-напруга”, а їх керувальні входи – до першого і другого виходів першого комутатора відповідно, перший і другий підсилювачі з регульованими коефіцієнтами підсилення, входами під'єднані до виходів відповідних ключів, блок пам'яті, реєстратор і суматор, підсумувальний вхід якого сполучений із виходом другого узго джувального підсилювача, а перший віднімальний вхід суматора сполучений з виходом блока пам'яті, інформаційний вхід якого сполучений із виходом першого підсилювача з регульованим коефіцієнтом підсилення, а входи "Запис" і "Читання" – із першим і другим виходами відповідно першого комутатора, він додатково містить генератор тактових імпульсів, реверсивний лічильник імпульсів, цифро-аналоговий перетворювач, третій, четвертий і п'я тий ключі, програмований подільник частоти надходження імпульсів, другий комутатор, третій елемент затримки, причому вихід генератора тактових імпульсів через послідовно сполучені третій ключ і програмований подільник частоти надходження імпульсів, під'єднаний до інформаційного входу др угого комутатора, перший і другий виходи якого під'єднані до підсумовувального і віднімального лічильних входів реверсивного лічильника імпульсів відповідно, прямі виходи розрядів якого під'єднані до входів цифро-аналового перетворювача, вихід якого через четвертий ключ під'єднаний до третього віднімального входу суматора, вихід якого через п'ятий ключ сполучений із інформаційним входом реєстратора, при цьому керувальний вхід генератора тактових імпульсів під'єднаний до входу "Пуск", керувальні входи третього і четвертого ключів сполучені з прямим і інверсним виходами відповідно першого тригера безпосередньо, а керувальний вхід п'ятого ключа сполучений із інверсним виходом першого тригера через третій елемент затримки, а керувальний вхід другого комутатора сполучений із прямим виходом другого тригера (пат. України №24868,МПК Є01Н 13/00, 1998 p.). Недолік відомого пристрою – обмежена область використання, що обумовлена відсутністю можливості визначення максимумів обвідних напіврозмахів коливань на резонансних частотах елементів випробуваних конструкцій, із-за відсутності блоків комутації, фіксації, пам'яті перетворення сигналів, що відповідають значенням максимумів обвідних напіврозмахів коливань динамічних резонансних піків при реалізації режимів сканування частоти збуджувальної дії. Структурна побудова відомого пристрою забезпечує тільки запам'ятовування, перетворення та комутацію двох каналів для визначення резонансної частоти статичного резонансного піку при наявності інформації про частоти максимумів обвідних напіврозмахів коливань динамічних резонансних піків. 2 38501 Найбільш близьким до заявляємого по технічній суті і результатах, що отримуються, є пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції, що містить послідовно з'єднані блок керування розгорткою частоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потужності і вібростенд, застосований для установки випробуваного об'єкту, перший віброперетворювач, установлений на рухомій частині вібростенду, другий віброперетворювач, що застосовується для установки на випробуваному об'єкті, 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, а вихід – з керувальним входом регулятора амплітуди, перетворювач "частота-напруга", вхід якого сполучений з виходом другого узгоджувального підсилювача послідовно з'єднані нуль-орган, вхід якого з'єднаний з виходом фазового детектора, і комутатор, а також дешифратор, виходи якого сполучені з відповідними керувальними входами блока керування розгорткою частоти і комутатора, перший і другий тригери, прямі виходи яких сполучені з відповідними входами дешифратора, ключ, інформаційний вхід якого сполучений з виходом перетворювача "частота-напруга", а керувальний вхід – з першим виходом комутатора, перший елемент затримки, що з'єднує перший вихід комутатора з Sвходом другого тригера, другий елемент затримки, реєстратор, третій і четвертий тригери, прямі виходи яких сполучені з відповідними входами дешифратора, S-входи через другий і третій елементи затримки – з другим і третім входами дешифратора, a R-входи – з R-входами першого і другого тригерів безпосередньо, і через четвертий елемент затримки – з четвертим виходом дешифратора, другий, третій і четвертий ключі, інформаційні входи яких сполучені з ви ходом перетворювача “частота-напруга”, а керувальні входи – з відповідними виходами комутатора, три блоки пам'я ті, інформаційні входи яких сполучені з виходами відповідних ключів, а входи "Запис" – з відповідними виходами комутатора, перший блок множення, входи якого сполучені з виходами першого блока пам'яті і четвертого ключа, другий блок множення, входи якого сполучені з виходами другого і четвертого блоків пам'яті, перший суматор, входи якого сполучені з виходами першого і другого блоків множення, другий суматор, входи якого сполучені з виходами другого і третього блоків пам'яті, третій суматор, входи якого сполучені з виходом четвертого ключа і першого блока пам'яті, четвертий суматор, входи якого сполучені з виходами другого і третього суматорів, п'ятий суматор, входи якого сполучені з виходами першого і третього блоків пам'яті, шостий суматор, входи якого сполучені з виходами другого блока пам'яті і четвертого ключа, блок ділення, вхід "Подільне" якого сполучений з виходом першого блока пам'яті, вхід "Подільник" – з виходом четвертого блока пам'яті, а вихід – з першим входом реєстратора, блок порівняння, входи якого сполучені з виходами п'ятого і шостого суматорів, а вихід – з другим входом реєстратора, другий нуль-орган, входи якого сполучені з вихо дами п'ятого і шостого суматорів, а ви хід – з третім входом реєстратора (ав. св. СССР № 1832183, МПК G01 M 7/00, 1993р.). Недолік відомого пристрою – обмежена область використання, що обумовлена відсутністю можливості визначення максимумів обвідних напіврозмахів коливань елементів випробуваних конструкцій із-за відсутності інформації для рішення такої задачі при реалізації режимів сканування частоти, що обумовлена відсутністю блоків комутації, пам'яті, перетворення та керування цими блоками. Структурна побудова відомого пристрою забезпечує тільки операції комутації, фіксації, запам'ятовування, перетворення та керування при наявності чотирьох каналів для визначення резонансних частот статичних резонансних піків елементів випробуваних конструкцій при наявності інформації про частоти максимумів обвідних напіврозмахів коливань чотирьох динамічних резонансних піків. В основу винаходу поставлено завдання створити такий пристрій для визначення параметрів коливань елементів випробуваних конструкцій, в якому шляхом введення додаткових блоків комутації, перетворення, пам'яті та порівняння при реєстрації щонайменше чотирьох значень частот максимумів і значень максимумів обвідних напіврозмахів коливань чотирьох динамічних резонансних піків при введені двох режимів оберненопоступального сканування, частоти збуджувальної дії фіксуються як резонансні частоти статичних резонансних піків елементів випробуваної конструкції, так і максимуми обвідних напіврозмахів коливань статичних резонансних піків при неявній залежності здобутих аналітичних співвідношень від швидкостей сканування частоти збуджувальної дії, що призводить до спрощення відомого алгоритму і до виключення необхідності введення операцій перебудови підсилювачів від швидкості сканування частоти, що в кінцевому результаті розширює клас розв'язуваних задач і область використання пристрою при введені додаткових стандартних блоків автоматики і обчислювальної техніки. Поставлене завдання реалізується тим, що пристрій для визначення параметрів коливань елементів конструкції містить послідовно з'єднані блок керування розгорткою частоти, задавальний генератор, регулятор амплітуди, підсилювач потужності і вібростенд з установленим на ньому випробуваним об'єктом, перший і другий віброперетворювачі, установлені на вібростенді та випробуваному об'єкті відповідно, перший та другий узгоджувальні підсилювачі, входи яких з'єднані з виходами відповідних віброперетворювачів, фазовий детектор, входи якого з'єднані з виходами узгоджувальних підсилювачів, блок зворотного зв'язку, вхід якого з'єднаний з виходом першого узгоджувального підсилювача, а вихід – з керувальним входом регулятора амплітуди, перетворювач "частота-напруга", вхід якого з'єднаний з виходом другого узгоджувального підсилювача, послідовно з'єднані перший нуль-орган, вхід якого з'єднаний з виходом фазового детектора, комутатор, а також дешифратор, ви ходи якого з'єднані з відповідними входами блока керування розгорткою частоти та комутатора, перший, другий, третій та четвертий тригери, прямі виходи яких з'єднані з відповідними 3 38501 входами дешифратора, перший, другий, третій та четвертий елементи затримки, перший, другий та третій блоки пам'яті, перший, другий, третій та четвертий ключі, інформаційні входи яких об'єднані та з'єднані з виходом перетворювача "частотанапруга", а керувальні входи під'єднані до відповідних виходів комутатора, керувальний вхід першого ключа об'єднаний з входом "Запис" першого блока пам'яті, керувальний вхід другого ключа об'єднаний з входом "Запис" другого блока пам'яті, керувальний вхід третього ключа об'єднаний з входом "Запис" третього блока пам'яті, входи "Читання" першого, другого та третього блоків пам'яті і керувальний вхід четвертого ключа об'єднані та з'єднані з четвертим виходом комутатора, S-вхід першого тригера з'єднаний з входом "Пуск", Sвходи тригерів з другого по четвертий під'єднані через елементи затримки з першого по третій до відповідних виходів з першого по третій комутатора, R-вхід четвертого тригера під'єднаний через четвертий елемент затримки до четвертого виходу комутатора, ви ходи ключів з першого по третій з'єднані з інформаційними входами блоків пам'яті з першого по третій відповідно, перший та другий блоки множення, перший блок ділення, реєстратор, блок порівняння, другий нуль-орган, перший, другий, третій, четвертий, п'ятий та шостий суматори, причому ви хід першого блока пам'яті з'єднаний з об'єднаними першими входами третього суматора та першого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом четвертого ключа, вихід др угого блока пам'яті з'єднаний з об'єднаними першими входами другого суматора та другого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом третього блока пам'яті, виходи першого та другого блоків множення з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно першого суматора, вихід якого з'єднаний з входом "Подільне" першого блока ділення, вхід "Подільник" якого з'єднаний з виходом четвертого суматора, підсумовувальний та віднімальний входи якого з'єднані з виходами третього та другого суматорів відповідно, виходи першого та третього блоків пам'яті з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно п'ятого суматора, а виходи четвертого ключа та другого блока пам'яті з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно шостого суматора, виходи п'ятого та шостого суматорів з'єднані з об'єднаними першими та другими входами відповідно блока порівняння та другого нуль-органа, виходи останніх з'єднані з другим та третім інформаційними входами відповідно реєстратора, відповідно до винаходу в нього введені перший, другий, третій та четвертий пікові детектори, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий суматори, третій та четвертий блоки множення, другий блок ділення, формувач імпульсів, п'ятий та шостий елемент затримки, п'ятий, шостий, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий ключі, інформаційні входи ключів з п'ятого по восьмий об'єднані та з'єднані з виходом другого узгоджувального підсилювача, а виходи з'єднані з інформаційними входами пікових детекторів з першого по четвертий відповідно, вихід першого пікового детектора з'єднаний з першими об'єднаними входами сьомого суматора та третього блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом четвертого пікового детектора, вихід другого пікового детектора з'єднаний з об'єднаними першими входами восьмого суматора та четвертого блока множення, другі об'єднані входи яких з'єднані з виходом третього пікового детектора, входи сьомого та восьмого суматорів з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно дев'ятого суматора, виходи третього та четвертого блоків множення з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно десятого суматора, вихід якого з'єднаний з входом "Подільне" другого блока ділення, вхід "Подільник" якого з'єднаний з виходом дев'ятого суматора, а виходи першого та другого блоків ділення через дев'ятий та десятий ключі відповідно з'єднані з першим та четвертим входами реєстратора відповідно, R-вхід першого тригера об'єднаний з S-входом другого тригера, R-вхід другого тригера об'єднаний з Sвходом третього тригера, R-вхід третього тригера об'єднаний з S-входом четвертого тригера, R-вхід четвертого тригера, через послідовно з'єднані формувач імпульсів та п'ятий елемент затримки, з'єднаний з об'єднаними керувальними входами дев'ятого та десятого ключів, з'єднаних через шостий елемент затримки з об'єднаними входами "Зброс" першого, другого, третього та четвертого пікових детекторів, керувальні входи ключів з п'я того по восьмий об'єднані з першого по четвертий входами відповідно дешифратора. Відомо, що в першому наближенні зменшення значення DU максимуму U д, обвідної напіврозмахів коливань динамічного резонансного піку АЧХ по відношенню до максимуму U 0 статичного резонансного піку АЧХ дорівнює DU = U0 - U д = m 2 (1) 2 2 2 (2) m = 4 VQ / w0 де V – швидкість сканування частоти збуджувальної дії; Q – добротність статичного резонансного піку; w0 – резонансна частота статичного резонансного піку. Визначимо U+r(U +s) – значення максимуму обвідної напіврозмахів коливань динамічного резонансного піку АЧХ при швидкості Vr(Vs) сканування частоти збуджувальної дії в напрямі збільшення частоти; U –r(U –s) – значення максимуму обвідної напіврозмахів коливань динамічного резонансного піку АЧХ при швидкості Vr(Vs) сканування частоти збуджувальної дії в напрямі зменшення частоти. Із (1), (2) маємо співвідношення U0 - Ur+ = ( 4Vr Q 2 / w2 ) 2 , ü 0 ï + 2 U0 - Us = ( 4VsQ 2 / w0 ) 2 , ï ï (3) ý 2 2 2 U0 - Ur = ( 4Vr Q / w 0 ) , ï ï 2 2 2 U0 - Us = ( 4VsQ / w0 ) . ï þ Із системи рівнянь(3) після нескладних перетворень маємо співвідношення U0 = + Us Ur- - Us Ur+ + ( Us + Ur- ) - ( Us + Ur+ ) + при умові Us ¹ Us , Ur+ ¹ Ur- . 4 (4) 38501 Алгоритм визначення значень максимуму U 0 обвідної напіврозмахів коливань статичного резонансного піку формулюється на підставі таких міркувань. Співвідношення (4) визначає значення U 0 при Алгоритм для наближеного визначення максимуму обвідної напіврозмахів коливань статичного резонансного піку АЧХ реалізується за допомогою групи блоків комутації, пам'яті, порівняння, та перетворення, що дозволяють фіксувати максимуми обвідних напіврозмахів коливань чотирьох динамічних резонансних піків при двох швидкостях Vr, Vs сканування частоти збуджувальної дії в режимах обернено-поступового сканування частоти. Подальше використання алгоритму, заснованого на чотирьох арифметичних діях, дозволяє визначити максимум обвідної напіврозмахів коливань статичного резонансного піку АЧХ. На фіг. 1 наведена структурна схема для визначення параметрів коливань елементів конструкції; на фіг. 2 наведена структурна схема блока керування розгорткою частоти збуджувальної дії. Пристрій містить блок 1 керування розгорткою частоти, задавальний генератор 2, регулятор 3 амплітуди, підсилювач 4 потужності, вібростенд 5 з установленим на ньому випробуваним об'єктом 6, перший і другий віброперетворювачі 7 і 8, перший і другий узгоджувальні підсилювачі 9 і 10, фазовий детектор 11, блок 12 зворотного зв'язку, перший нуль-орган 13, перетворювач 14 "частота-напруга", перший, другий, третій і четвертий ключі 15, 16, 17, 18, перший, другий, третій блоки 19, 20, 21 пам'яті, комутатор 22, деши фратор 23, перший, другий, третій і четвертий тригери 24, 25, 26 і 27, перший, другий, третій і четвертий елементи затримки 28, 29, 30 і 31, перший і другий блоки 32,33 множення, з першого по шостий суматори 34, 35, 36, 37, 38, 39, перший блок 40 ділення, реєстратор 41, блок 42 порівняння, другий нуль-орган 43, вхід 44 "Пуск". Крім того, пристрій також містить з п'ятого по восьмий ключі 45, 46, 47, 48 відповідно, перший, другий, третій і четвертий пікові детектори 49, 50, 51, 52, сьомий восьмий, дев'ятий і десятий суматори 53, 54, 55, 56, третій і четвертий блоки 57, 58 множення, другий блок 59 ділення, дев'ятий і десятий ключі 60, 61 відповідно, формувач 62 імпульсів, п'я тий і шостий елементи 63, 64 затримки, відповідно. Блок 1 керування розгорткою частоти містить з п'ятого по дев'ятий тригери 65, 66, 67, 68, 69 відповідно, з одинадцятого по п'ятнадцятий ключі 70, 71, 72, 73, 74 відповідно, перший і другий, зарядно-розрядні резистори 75, 76 відповідно, нагромаджувальний конденсатор 77, джерело 78 постійної напруги, з сьомого по десятий елементи 79, 80, 81, 82 затримки відповідно. Блок 1 керування розгорткою частоти має входи: перший вхід 83 "Зброс", другий вхід 84 "Пуск", третій вхід 85, четвертий вхід 86, п'ятий вхід 87; ви хід 88, шину 89 нульового потенціалу. Блоки пристрою з'єднані таким чином. Вихід блоку 1 розгортки частоти під'єднаний до керувального входу задавального генератора 2, вихід якого через послідовно з'єднані регулятор 3 амплітуди і підсилювач 4 потужності під'єднаний до котушки збудження (на фіг. не показана) вібростенда 5 з установленим на ньому випробуваним об'єктом 6. На вібростенді 5 і випробуваному об'єкті 6 установлені віброперетворювачі 7 та 8 відповідно, + реєстрації чотирьох значень Ur+ , Us , Ur- , Us – максимумів обвідних напіврозмахів коливань ди намічних резонансних піків, причому значення Ur+ , Ur- – відповідають швидкості сканування Vr + значення Us , Us – відповідають швидкості сканування Vs. + Значення Ur+ , Us – відповідають умові signVr =signVs =1, а значення Ur- , Us – відповідають умові signVr=signVs=-1. Співвідношення (4) визначає алгоритм визначення U 0 по крокам. Перший крок – фіксуються значення Ur+ , Ur- максимумів обвідних напіврозмахів коливань на частотах w + , w - динамічних r r резонансних піків АЧХ, що відповідають швидкості Vr сканування частоти збуджувальної дії при виконанні умов signVr =1, signVr =-1 відповідно. + Другий крок – фіксуються значення Us , Us максимумів обвідних напіврозмахів коливань на частотах w + , w - динамічних резонансних піків s s АЧХ, що відповідають швидкості Vs сканування частоти збуджувальної дії при виконанні умов signVs =1, signVs =-1 відповідно. + Третій крок. Елементи Ur+ , Ur- , Us , Us множини зафіксованих значень U використовуються при визначенні U 0 по співвідношенню (4) за рахунок виконання операцій: попарного множення, віднімання, додавання, ділення. Сукупність всіх суттєви х ознак запропонованого пристрою, включаючи відмінні, дозволяє розширити клас розв'язуваних задач і область використання шляхом забезпечення визначення додатково максимумів обвідних напіврозмахів коливань статичних резонансних піків амплітудно-частотних характеристик (АЧХ)випробуваних об'єктів за рахунок фіксації щонайменше чотирьох значень максимумів обвідних напіврозмахів коливань динамічних резонансних піків АЧХ при реалізації режимів обернено-поступового сканування частоти збуджувальної дії з двома різними швидкостями, наприклад, Vr, Vs. Алгоритм для наближеного визначення резонансної частоти статичного резонансного піку АЧХ реалізується за допомогою групи блоків комутації, пам'яті, порівняння та перетворення, що дозволяють фіксува ти частоти максимумів обвідних напіврозмахів коливань чотирьох динамічних резонансних піків АЧХ при двох швидкостях Vr, Vs сканування частоти збуджувальної дії в режимах обернено-поступового сканування частоти. Подальше використання алгоритму, заснованого на чотирьох арифметичних діях, дозволяє визначити резонансну частоту статичного резонансного піку. 5 38501 виходи яких під'єднані до входів першого і другого узгоджувальних підсилювачів 9 і 10 відповідно, виходи останніх з'єднані з входами фазового детектора 11. Вихід першого узгоджувального підсилювача 9 через блок 12 зворотного зв'язку з'єднаний з керувальним входом регулятора З амплітуди, а вихід другого узгоджувального підсилювача 10 з'єднаний з входом перетворювача 14 "частота-напруга", вихід якого з'єднаний з об'єднаними входами першого, другого, третього та четвертого ключів 15, 16, 17, 18 відповідно. Виходи першого, другого, третього ключів 15,16,17 з'єднані з інформаційними входами першого, др угого та третього блоків 19, 20, 21 пам'яті відповідно. Вихід першого блоку 19 пам'яті з'єднаний з об'єднаними підсумовувальними входами третього, п'ятого суматорів 36, 38 і одному входу першого блока 32 множення. Вихід другого блока 20 пам'яті з'єднаний з об'єднаними підсумовувальним входом другого суматора 35, віднімальним входом шостого суматора 39 та одним входом другого блока 33 множення. Вихід третього блока 21 пам'яті з'єднаний з об'єднаними другим підсумовувальним входом другого суматора 35, віднімальним входом п'ятого суматора 38 та другим входом другого блока 33 множення. Вихід четвертого ключа 18 з'єднаний з другими об'єднаними підсумовувальними входами третього і шостого суматорів 36 і 39 та другим входом першого блока 32 множення. Виходи першого і другого блоків 32 та 33 множення з'єднані з підсумовувальним та віднімальним входами відповідно першого суматора 34, вихід якого під'єднаний до входу "Подільне" блока 40 ділення. Виходи другого і третього суматорів 35 і 36 з'єднані з віднімальним та підсумовувальним входами відповідно четвертого суматора 37, вихід якого під'єднаний до входу "Подільник" блока 40 ділення. Виходи п'ятого і шостого суматорів 38 і 39 з'єднані з входами блока 42 порівняння, вихід якого під'єднаний до другого входу реєстратора 41. Виходи п'ятого і шостого суматорів 38 і 39 під'єднані також до входів другого нульоргана 43, вихід якого з'єднаний з третім входом реєстратора 41. Вихід фазового детектора 11 з'єднаний з входом першого нуль-органа 13, вихід якого з'єднаний з інформаційним входом комутатора 22, перший вихід якого під'єднаний до керувального входу першого ключа 15 і входу "Запис" першого блока 19 пам'яті безпосередньо, а через перший елемент 28 затримки – до S-входу другого тригера 25, об'єднаного з R-входом першого тригера 24. Другий вихід комутатора 22 з'єднаний з керувальним входом другого ключа 16, об'єднаним з входом "Запис" другого блока 20 пам'яті безпосередньо, а через другий елемент 29 затримки – з S-входом третього тригера 26, об'єднаного з Rвходом другого тригера 25. Третій вихід комутатора 22 з'єднаний з керувальним входом третього ключа 17 безпосередньо, об'єднаного з входом "Запис" третього блока 21 пам'яті, а через третій елемент 30 затримки – з S-входом четвертого тригера 27, об'єднаного з R-входом третього тригера 26. Четвертий вихід комутатора 22 з'єднаний з керувальним входом четвертого ключа 18 безпосередньо, об'єднаного з входами "Читання" першого, другого та третього блоків 19, 20, 21 пам'яті, а через четвертий елемент 31 затримки – з Rвходом четвертого тригера 27. Прямі виходи першого, др угого третього і четвертого тригерів 24, 25, 26, 27 з'єднані з першим, другим, третім і четвертим входами дешифратора 23 відповідно, виходи якого з першого по четвертий з'єднані з об'єднаними керувальними входами з другого по п'ятий 84, 85, 86, 87 відповідно блока 1 керування розгортки частоти і комутатора 22. Вхід 83 "Зброс" блока 1 керування розгорткою частоти та S-вхід першого тригера 24 об'єднані і з'єднані з входом 44 "Пуск". Вихід другого узгоджувального підсилювача 10 з'єднаний з об'єднаними інформаційними входами ключів з п'ятого по восьмий 45, 46, 47, 48 відповідно, виходи яких з'єднані з входами відповідних пікових детекторів 49, 50, 51, 52 з першого по четвертий. Вихід першого пікового детектора 49 з'єднаний з об'єднаними першими входами сьомого суматора 53 і третього блока 57 множення, об'єднані другі входи яких з'єднані з виходом четвертого пікового детектора 52. Вихід другого пікового детектора 50 з'єднаний з об'єднаними першими входами восьмого суматора 54 і четвертого блока 58 множення, об'єднані другі входи яких з'єднані з виходом третього пікового детектора 51. Виходи сьомого і восьмого суматорів 53 і 54 з'єднані з підсумовувальним і віднімальним входами відповідно дев'ятого суматора 55, а виходи третього і четвертого блоків 57 та 58 множення з'єднані з підсумовувальним і віднімальним входами відповідно десятого суматора 56. Виходи десятого і дев'ятого суматорів 56, 55 з'єднані з входами "Подільне" і "Подільник" відповідно другого блока 59 ділення, вихід якого через десятий ключ 61 з'єднаний з четвертим входом реєстратора 41, до першого входу якого через дев'ятий ключ 60 під'єднаний вихід першого блока 40 ділення. Керувальні входи п'ятого, шостого, сьомого і восьмого ключів 45, 46, 47 і 48 під'єднані до прямих виходів відповідно першого, другого, третього і четвертого тригерів 24, 25, 26 і 27. Керувальні входи дев'ятого і десятого ключів 60 та 61 об'єднані і з'єднані через п'ятий елемент 63 затримки з виходом формувача 62 імпульсів, вхід якого з'єднаний з R-входом четвертого тригера 27. Об'єднані входи дев'ятого і десятого ключів 60, 61 з'єднані через шостий елемент 64 затримки з об'єднаними входами "Зброс" першого, другого, третього і четвертого пікових детекторів 49, 50, 51, 52 відповідно. Елементи блока 1 керування розгорткою частоти з'єднані таким чином (фіг.2). Перший вхід 83 "Зброс" об'єднаний з входом 44 "Пуск" і сполучений з S-входом дев'ятого тригера 69. Другий вхід 84 "Пуск" сполучений з Rвходом шостого, сьомого, восьмого і дев'ятого тригерів 66, 67, 68, 69 безпосередньо, а через сьомий елемент 79 затримки – з S-входом п'ятого тригера 65. Третій вхід 85 сполучений з R- входом п'ятого тригера 65 безпосередньо, а з S-входом шостого тригера 66 – через восьмий елемент 80 затримки. Четвертий вхід 86 сполучений з R-входом шостого тригера 66 безпосередньо, а з S-входом 6 38501 сьомого тригера 67 – через дев'ятий елемент 81 затримки. П'ятий вхід 87 сполучений з R-входом сьомого тригера 67 безпосередньо, а з S-входом восьмого тригера 68 – через десятий елемент 82 затримки. Вихід джерела 78 постійної напруги, сполученій з об'єднаними входами одинадцятого 70 і дванадцятого 71 ключів, керувальний вхід першого з яких сполучений з прямим виходом п'я того тригера 65, а керувальний вхід др угого сполучений з прямим виходом сьомого тригера 67. Вихід одинадцятого ключа 70 через перший зарядно-розрядний резистор 75, а вихід дванадцятого ключа 71 через другий зарядно-розрядний резистор 76 об'єднані і сполучені через нагромаджувальний конденсатор 77 з шиною 89 нульового потенціалу. Паралельно нагромаджувальному конденсатору 77 під'єднаний тринадцятий ключ 72. Потенційний вихід нагромаджувального конденсатора 77 сполучений з виходом 88. Керувальний вхід чотирнадцятого ключа 73 сполучений з прямим виходом шостого тригера 66, керувальний вхід дванадцятого ключа 71 сполучений з прямим виходом сьомого тригера 67, керувальний вхід п'ятнадцятого ключа 74 сполучений з прямим виходом восьмого тригера 68, керувальний вхід тринадцятого ключа 72 сполучений з прямим виходом дев'ятого тригера 69. Пристрій для визначення параметрів коливань елементів випробуваної конструкції працює таким чином. В початковому стані перший, другий, третій і четвертий тригери 24, 25, 26, 27 установлені в нуль, частота задавального генератора 2 установлена на межі нижньої частоти діапазону розгорток частоти. Комутатор 22 установлений в нейтральне положення, в якому його ви ходи відключені від входу, а блок 1 керування розгорткою частоти установлений в такому стані, в якому частота задавального генератора 2 зафіксована. В початковому стані перший, другий і третій блоки 19, 20, 21 пам'яті, перший, другий, третій і четвертий пікові детектори 49, 50, 51, 52 установлені в н уль, інформація в реєстраторі 41 відсутня (стан реєстратора 41 нульовий). При подачі стартового сигналу на вхід 44 "Пуск" перший тригер 24 установлюється в одиницю, на першому виході де шифратора 23 з'являється сигнал, що надходить далі на перший керувальний вхід комутатора 22 і на вхід 83 "Зброс" блока 1 керування розгорткою частоти. Дешифратор 23 функціонує наступним чином. При установлені на входах де шифратора 23 кодової комбінації "0000" (молодший розряд – перший справа) на виходах дешифратора 23 сигнали відсутності (нульові рівні), при установленні на входа х кодової комбінації "0001" з'являється сигнал на першому виході деши фратора 23, при цьому сигнал з входу комутатора 22 подається на його перший вихід; сигнал з першого виходу дешифратора подається також на вхід 84 "Пуск" блока 1 керування розгорткою частоти, при цьому виникає підвищення частоти задавального генератора 2 з постійною швидкістю, що дорівнює Vs . При установлені на входах де шифратора 23 кодових комбінацій "0010", "0100", "1000" з'являються сигнали на другому, третьому і четвертому виходах деши фратора 23 відповідно, що забезпечує появу сигналів на об'єднаних других, третіх і четвертих входах комутатора 22 і входа х 85, 86, 87 блока 1 керування розгорткою частоти відповідно. При надходженні сигналів на другий керувальний вхід комутатора вхід 22 і вхід 85 блока 1 керування розгорткою частоти сигнал з'являється на другому ви ході комутатора 22, а частота задавального генератора 2 зменшується з постійною швидкістю Vs . При надходженні сигналів на третій керувальний вхід комутатора 22 і вхід 86 блока 1 керування розгорткою частоти сигнал з'являється на третьому виході комутатора 22, а частота задавального генератора 2 збільшується з постійною швидкістю Vr(VrVr). При порівнянні частоти сигналу збудження вібростенда 5, що змінюється з швидкістю Vs, з резонансною частотою випробуваного об'єкту 6 різниця фаз сигналів на входах фазового детектора 11 дорівнює П/2, а сигнал на його виході дорівнює нулю. Причому на виході першого нуль-органа 13 формується імпульсний сигнал, який подається на перший вихід комутатора 22 і далі на керувальний вхід першого ключа 15 і на вхід "Запис" першого блока 19 пам'яті, тим самим в перший блок 19и пам'яті вводиться сигнал, що відповідає значенню резонансної частоти w + динамічного резонансноs го піку при швидкості Vs розгортки частоти. При цьому маємо нерівність w + > w0 (w0 – реs зонансна частота статичного резонансного піку). Окрім того імпульсний сигнал з першого виходу комутатора 22 через перший елемент 28 затримки подається на S-вхід другого тригера 25, установлюючи його в одиницю, а також на R-вхід першого тригера 24, установлюючи його в н уль. При цьому з'являється сигнал на другому виході деши фратора 23, а також на другому керувальному вході комутатора 22 і вході 85 блока 1 керування розгорткою частоти. Частота задавально 7 38501 го генератора 2 починає змінюватись з постійною швидкістю Vs в сторону її зменшення. При порівнянні лінійно зменшуваної частоти сигнала збудження вібростенда 5 з резонансною частотою елемента випробуваного об'єкта 6 різниця фаз сигналів на входах фазового детектора 11 знову має значення П/2,а сигнал на виході фазового детектора 11 знову приймає нульове значення. При цьому на виході першого нуль-органа 13 знову з'являється імпульсний сигнал, що надходить на другий вихід комутатора 22 , а тому і на керувальний вхід другого ключа 16 і на вхід "Запис" другого блока 20 пам'яті, де фіксується сигнал, що відповідає значенню резонансної частоти w-s динамічного резонансного піка при швидкості Vs розгортки частоти. другого, третього блоків 19,20,21 пам'яті безпосередньо, а через четвертий елемент 31 затримки на R-вхід четвертого тригера 27, установлюючи його в нуль, а пристрій в цілому в ви хідний стан. Сигнали з виходів першого блока 19 пам'яті і четвертого ключа 18 надходить на входи першого блока 32 множення і на підсумовувальні входи третього суматора 36. Сигнали з виходів другого і третього блоків 20,21 пам'яті надходять до входів др угого блока 33 множення і на підсумовувальні входи другого суматора 35. Сигнали з виходів першого і другого блоків 32 та 33 множення надходять на підсумовувальний та віднімальний входи відповідно першого суматора 34, сигнал з виходу якого надходить на вхід "Подільне" першого блока 40 ділення. Сигнали з виходів др угого і третього суматорів 35 та 36 надходять до віднімального і підсумовувального входів відповідно четвертого суматора 37, вихідний сигнал якого надходить до входу "Подільник" першого блока 40 ділення. Сигнали з виходів першого і третього блоків 19 і 21 пам'яті надходять до підсумовувального і віднімального входів відповідно п'ятого суматора 38. Сигнали з виходів другого блока 20 пам'яті і четвертого ключа 18 надходять до віднімальногс і підсумовувального входів відповідно шостого суматора 39. Сигнали з виходів п'ятого і шостого суматорів 38 та 39 надходять до входів блока 42 порівняння і другого н уль-органа 43. Сигнал з виходу першого блока 40 ділення через дев'ятий ключ 60, сигнал з виходу блока 42 порівняння, і сигнал з виходу другого нуль-органа 43 надходять на перший, другий і третій інформаційні входи реєстратора 41 відповідно. Сигнал з четвертого виходу комутатора 22 через четвертий елемент 31 затримки надходить на вхід формувача 62 імпульсів, сигнал в виходу якого через п'ятий елемент 63 затримки надходить на керувальний вхід дев'ятого ключа 60, тим самим фіксуючи в реєстраторі 41 сигнал з виходу першого блока 40 ділення, який дорівнює w0, а саме При цьому маємо нерівність w - < w0 . s Сигнал з другого входу комутатора 22 через другий елемент 29 затримки надходить на S-вхід третього тригера 26, установлюючи його в одиницю,іна R-вхід другого тригера 25, установлюючи його в нуль. Тепер з'являється сигнал на третьому виході дешифратора 23, а тому на третьому керувальному вході комутатора 22 і четвертому вході 86 блока 1 керування розгорткою частоти. Частота задавального генератора 2 починає змінюватись з постійною швидкістю Vr(Vr

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Device for determination of parameters of vibrations of a structure

Автори англійською

Puz'ko Ihor Danylovych, Pavlovskyi Mykhailo Antonovych, Khvorost Volodymyr Andriiovych

Назва патенту російською

Устройство для определения параметров колебаний элементов конструкции

Автори російською

Пузько Игорь Данилович, Павловский Михаил Антонович, Хворост Владимир Андреевич

МПК / Мітки

МПК: G01M 7/02

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

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/12-38501-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