RU2091737C1 - Device testing articles for random loads - Google Patents

Abstract

FIELD: testing equipment. SUBSTANCE: sequence of pulses is fed under mode "tuning" to inputs of forming filters 4, signals from outputs of analyzing filters 14 go through peak detectors 15, 16 and analog-to-digital converter 20 to input of computing-controlling unit 21 where gain factors of forming channels are calculated by measured and specified values of spectrum of simulated random vibrations. Thus tuning is conducted by results of harmonic analysis. In this case statistic error is practically excluded. Noise generator 1 is connected to input of forming filters under mode "test". Signals from outputs of analyzing filters 14 go to input of computing-controlling unit 21 through amplitude detectors to check level of simulated random vibrations. EFFECT: increased accuracy of simulation of random vibrations due to prevention of statistic error. 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях на случайные вибрации с заданным спектром. The invention relates to testing equipment and can be used in tests for random vibrations with a given spectrum.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор шума, каналы формирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формирующего фильтра и регулятора уровня, выход которого соединен с одним из входов сумматора, последовательно соединенные усилитель мощности и вибровозбудитель, вибродатчик, подключенный к предусилителю, каналы анализа, каждый из которых состоит из анализирующего фильтра, а также измеритель общей дисперсии. Closest to the claimed device is a device for testing for random vibrations, containing a noise generator, shaping channels, each of which consists of a series-connected forming filter and a level regulator, the output of which is connected to one of the inputs of the adder, a series-connected power amplifier and vibration exciter, vibration sensor connected to the preamplifier, analysis channels, each of which consists of an analysis filter, as well as a meter of total dispersion.

Недостатком устройства является недостаточная точность испытаний. The disadvantage of this device is the lack of accuracy of the tests.

Целью изобретения является повышение точности. The aim of the invention is to increase accuracy.

Цель достигается тем, что в устройство для испытаний изделий на случайные вибрации, содержащее генератор шума, каналы формирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формирующего фильтра и регулятора уровня, выход которого соединен с одним из входов сумматора, последовательно соединенные усилитель мощности и вибровозбудитель, вибродатчик, подключенный к предусилителю, каналы анализа, каждый из которых состоит из анализирующего фильтра, а также измеритель общей дисперсии, согласно изобретения, введены генератор импульсов, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, дешифратор, в каждый канал анализа введены первый и второй детекторы, а также введены регулятор общего уровня, включенный между выходом сумматора и входом усилителя мощности, регулируемый аттенюатор, включенный между выходом предусилителя и входом каналов анализа, тактовый генератор, счетчик, аналогово-цифровой преобразователь и вычислительно-управляющий блок, выходной регистр которого соединен с управляющими входами канальных, общего регуляторов уровня и регулируемого аттенюатора, управляющими входами первого и второго коммутаторов, а также с входом дешифратора, (N+1)-выходов которого соединены с разрешающими входами канальных и общего регуляторов уровня, (N+2)-й выход с разрешающими входами первого и второго коммутаторов, а (N+3)-й выход с разрешающим входом регулируемого аттенюатора, выход которого соединен со входом измерителя общей дисперсии, выходы генератора шума и генератора импульсов подключены к соответствующим сигнальным входам первого коммутатора, к выходу которого подключены входы формирующих фильтров, выход второго коммутатора подключен к входу аналогово-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входному регистру вычислительно-управляющего блока, входы первого и второго детекторов каждого канала анализа подключены к выходу анализирующего фильтра одноименного канала, при этом выходы первых детекторов подключены к соответствующим входам третьего коммутатора, а выходы вторых детекторов и измерителя общей дисперсии к соответствующим входам четвертого коммутатора, выходы третьего и четвертого коммутаторов подключены к соответствующим входам второго коммутатора, выход тактового генератора подключен к входам аналогово-цифрового преобразователя и счетчика, выход которого подключен к входному регистру вычислительно-управляющего блока и к управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов. The goal is achieved in that in the device for testing products for random vibrations, containing a noise generator, formation channels, each of which consists of a series-connected forming filter and a level regulator, the output of which is connected to one of the inputs of the adder, a power amplifier and a vibration exciter connected in series, a vibration sensor connected to the preamplifier, analysis channels, each of which consists of an analysis filter, as well as a meter of total dispersion, according to the invention, a generator is introduced pulses, the first, second, third and fourth switches, a decoder, the first and second detectors are introduced into each analysis channel, as well as a general level regulator included between the output of the adder and the input of the power amplifier, an adjustable attenuator connected between the preamp output and the input of the analysis channels , a clock generator, a counter, an analog-to-digital converter and a computing-control unit, the output register of which is connected to the control inputs of the channel, general level controllers and adjustable attenu ator, controlling the inputs of the first and second switches, as well as with the input of the decoder, (N + 1) outputs of which are connected to the enabling inputs of the channel and general level controllers, the (N + 2) -th output with allowing inputs of the first and second switches, and The (N + 3) -th output with the allowing input of the adjustable attenuator, the output of which is connected to the input of the total dispersion meter, the outputs of the noise generator and the pulse generator are connected to the corresponding signal inputs of the first switch, to the output of which the inputs of the shaping filter are connected s, the output of the second switch is connected to the input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input register of the computing and control unit, the inputs of the first and second detectors of each analysis channel are connected to the output of the analyzing filter of the channel of the same name, while the outputs of the first detectors are connected to the corresponding inputs of the third switch, and the outputs of the second detectors and the meter of total dispersion to the corresponding inputs of the fourth switch, the outputs of the third and fourth switches are connected s to the corresponding inputs of the second switch, the output of the clock generator is connected to the inputs of the analog-to-digital converter and counter, the output of which is connected to the input register of the computing and control unit and to the control inputs of the third and fourth switches.

На чертеже изображена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит генератор 1 шума и генератор 2 импульсов, подключенные к соответствующим входам первого коммутатора 3, выход которого подключен к входам формирующих фильтров 4, выходы которых через регуляторы уровня 5 подключены к входам сумматора 6, выход которого через последовательно соединенные регулятор 7 общего уровня и усилитель 8 мощности подключен к входу вибровозбудителя 9, на столе которого крепится испытуемое изделие с установленным на нем вибродатчиком 10, подключенным через предусилитель 11 и регулируемый аттенюатор 12 к входам каналов анализа и измерителя 13 общей дисперсии. Каждый канал анализа содержит анализирующий фильтр 14, выход которого подключен к входам первого детектора 15 и второго детектора 16. Выходы всех первых детекторов 15 подключены к входам третьего коммутатора 17, а выходы всех вторых детекторов 16 и измерителя 13 общей дисперсии к входам четвертого коммутатора 18, выход которого через второй коммутатор 19 подключен к последовательно соединенным АЦП 20, вычислительно-управляющему блоку 21 и дешифратору 22, (N+1) выходов которого подключены к разрешающим входам канальных 5 и общего 7 регуляторов уровня, (N+2)-й выход к разрешающим входам первого 3 и второго 19 коммутаторов, а (N+3)-й выход к управляющему входу регулируемого аттенюатора 12. Кроме того, выходной регистр вычислительно-управляющего блока 21 подключен к управляющим входам канальных 5 и общего 6 регуляторов уровня и регулируемого аттенюатора 12, а также к управляющим входам первого и второго коммутаторов 3 и 19. Выход тактового генератора 23 подключен ко входам АЦП 20 и счетчика 24, выход которого подключен к входному регистру вычислительно-управляющего блока (ВУБ) 21 и к управляющим входам третьего 17 и четвертого 18 коммутаторов. The device comprises a noise generator 1 and a pulse generator 2 connected to the corresponding inputs of the first switch 3, the output of which is connected to the inputs of the shaping filters 4, the outputs of which are connected through the level 5 controllers to the inputs of the adder 6, the output of which is connected through a series-connected common level controller 7 and an amplifier 8 power is connected to the input of the vibration exciter 9, on the table of which the tested product is mounted with a vibration sensor 10 installed on it, connected through a preamplifier 11 and an adjustable attenuator 12 to the input ladies channels analysis meter 13 and the total variance. Each analysis channel contains an analysis filter 14, the output of which is connected to the inputs of the first detector 15 and the second detector 16. The outputs of all first detectors 15 are connected to the inputs of the third switch 17, and the outputs of all second detectors 16 and the meter 13 of the total dispersion to the inputs of the fourth switch 18, the output of which through the second switch 19 is connected to the ADC 20 connected in series, to the computing and control unit 21 and to the decoder 22, (N + 1) of whose outputs are connected to the permissive inputs of the channel 5 and the common 7 level controllers, (N + 2) the output to the enable inputs of the first 3 and second 19 switches, and the (N + 3) output to the control input of the adjustable attenuator 12. In addition, the output register of the computing and control unit 21 is connected to the control inputs of channel 5 and general 6 level controllers and adjustable attenuator 12, as well as to the control inputs of the first and second switches 3 and 19. The output of the clock generator 23 is connected to the inputs of the ADC 20 and the counter 24, the output of which is connected to the input register of the computing and control unit (VUB) 21 and to the control inputs t his 17 and fourth switch 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В режиме "Настройка" последовательность импульсов с выхода генераторов импульсов 2 через первый коммутатор 3 поступает на входы формирующих фильтров 4, сигналы с выходов которых через канальные регуляторы уровня 5 суммируются в сумматоре 6. Сигнал с выхода сумматора 6 через общий регулятор уровня 7, коэффициент усиления которого устанавливает ВУБ 21, и усилитель мощности 8 поступает на вибровозбудитель 9, на столе которого закреплено испытуемое изделие с установленным в контрольной точке вибродатчиком 10. In the "Setup" mode, the pulse sequence from the output of the pulse generators 2 through the first switch 3 is fed to the inputs of the shaping filters 4, the signals from the outputs of which through the channel level 5 controllers are summed in the adder 6. The signal from the output of the adder 6 through the general level 7 control, gain which is installed by VUB 21, and the power amplifier 8 is supplied to the vibration exciter 9, on the table of which the tested product is mounted with the vibration sensor 10 installed at the control point.

Сигнал с выхода вибродатчика 10 через предусилитель 11 и регулируемый аттенюатор 12 поступает на входы анализирующих фильтров 14, с выходов которых через первые детекторы 15 (в качестве которых используются пиковые детекторы), третий коммутатор 17 и поочередно через второй коммутатор 19 поступают на входы АЦП 20, а затем в цифровом виде на входной регистр ВУБ 21, где по измеренным и заданным значениям спектральной плотности в заданных полосах частот вычисляются коэффициенты усиления формирующих каналов по формуле:

где K $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{t}}{\text{1}}$ коэффициент усиления i-го канала на t-ом шаге итерации,
Q_i, M_i соответственно заданное и измеренное значения спектральной плотности ускорения в i-й полосе частот.The signal from the output of the vibration sensor 10 through the preamplifier 11 and the adjustable attenuator 12 is fed to the inputs of the analyzing filters 14, from the outputs of which through the first detectors 15 (which are used peak detectors), the third switch 17 and alternately through the second switch 19 are fed to the inputs of the ADC 20, and then in digital form to the input register VUB 21, where the measured and given values of the spectral density in the given frequency bands calculate the gain of the forming channels according to the formula:

where k $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{t}}{\text{one}}$ gain of the i-th channel at the t-th iteration step,
Q _i , M _i, respectively, the set and measured values of the spectral density of acceleration in the i-th frequency band.

При этом ВУБ 21 выставляет коэффициент регулируемого аттенюатора, повышающий чувствительность анализирующих каналов во столько раз, во сколько регулятор общего уровня уменьшает на уровне сумматора 6. Таким образом, в режиме "Настройка" на испытуемое изделие воздействуют меньшим уровнем, чтобы исключить поломку изделия во время переходных процессов, происходящих в этом режиме. At the same time, VUB 21 sets the coefficient of the adjustable attenuator, increasing the sensitivity of the analyzing channels by as many times as the general level controller decreases at the level of the adder 6. Thus, in the "Setup" mode, the test product is affected at a lower level to prevent damage to the product during transient processes occurring in this mode.

После завершения процесса регулировки (выполнения условия E_i≅E_iдоп) по команде с ВУБ 21 первый коммутатор 3 отключает генератор импульсов 2 и подключает ко входу формирующих каналов генератор шума 1. Одновременно с этим второй коммутатор 19 подключает ко входу АЦП 20 выход четвертого коммутатора 16.After adjusting process (the condition E _i ≅E _Imax) by a command from the first switch 21 VUB 3 disables the pulse generator 2 and connects to the input of the noise generator forming channel 1. At the same time a second switch 19 connects to the input of ADC 20 of the fourth output of the switch 16 .

На вход АЦП поступают сигналы с выходов вторых детекторов 16 и измерителя общей дисперсии 13. По команде с ВУБ 21 начинает увеличиваться коэффициент передачи общего регулятора уровня и синхронно с этим уменьшается коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 12 до тех пор, пока не выполнится условие G_ср=G_ср.зад (блок 8). После чего ВУБ 21 включает внутренний таймер и устройство переходит в режим "Испытание". В этом режиме ВУБ 21 контролирует уровень вибраций по сигналам с выходов амплитудных детекторов 16.The input of the ADC receives signals from the outputs of the second detectors 16 and the total dispersion meter 13. At the command of VUB 21, the transmission coefficient of the general level controller begins to increase and simultaneously the transmission coefficient of the adjustable attenuator 12 decreases until the condition G _cf = G _{avg. back} (block 8). Then VUB 21 includes an internal timer and the device enters the "Test" mode. In this mode, VUB 21 controls the level of vibration from signals from the outputs of the amplitude detectors 16.

Задержка τ₁ время усреднения самого низкочастотного канала. В случае ухода параметров изделия в процессе испытания производится подстройка коэффициентов усиления канальных регуляторов уровня 5. Работой коммутаторов 17 и 18 управляет сигнал с выхода счетчика 24, который также синхронизирует работу ВУБ 21. Кроме того, сигнал с выхода измерителя общей дисперсии 13 используется для аварийного останова устройства: при обрыве вибродатчика - G_{общ.изм}<G_общ.min, при превышении допустимого уровня вибраций для данного изделия G_{общ.изм}>G_общ.max. Значения G_общ.min, G_общ.max вводятся вместе с заданием.Delay τ _{1 is} the averaging time of the lowest frequency channel. If the product parameters leave during the test, the gain of the channel level 5 regulators is adjusted. The operation of the switches 17 and 18 is controlled by the signal from the output of the counter 24, which also synchronizes the operation of the VUB 21. In addition, the signal from the output of the total dispersion meter 13 is used for emergency stop devices: when the vibration sensor breaks - G _total.ism <G _total.min , if the permissible vibration level for this product is _exceeded G _total.ism > G _total.max . The values of G _total.min , G _total.max are entered together with the task.

Claims (1)

Устройство для испытания изделий на случайные вибрации, содержащее генератор шума, каналы формирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формирующего фильтра и регулятора уровня, выход которого соединен с одним из входов коммутатора, последовательно соединенные усилитель мощности и вибровозбудитель, вибродатчик, подключенный к предусилителю, каналы анализа, каждый из которых состоит из анализирующего фильтра, а также измеритель общей дисперсии, отличающееся тем, что в него введены генератор импульсов, первый четвертый коммутаторы, дешифратор, в каждый канал анализа введены первый и второй детекторы, а также введены регулятор общего уровня, включенный между выходом сумматора и входом усилителя мощности, регулируемый аттенюатор, включенный между выходом предусилителя и входом каналов анализа, тактовый генератор, счетчик, аналого-цифровой преобразователь и вычислительно-управляющий блок, выходной регистр которого соединен с управляющими входами канальных, общего регуляторов уровня и регулируемого аттенюатора, управляющими входами первого и второго коммутаторов, а также с входом дешифратора, N + 1 выходов которого соединены с разрешающими входами канальных и общего регуляторов уровня, (N + 2)-й выход - с разрешающими входами первого и второго коммутаторов, а (N + 3)-й выход с разрешающим входом регулируемого аттенюатора, выход которого соединен с входом измерителя общей дисперсии, выходы генератора шума и генератора импульсов подключены к соответствующим сигнальным входам первого коммутатора, к выходу которого подключены входы формирующих фильтров, выход второго коммутатора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входному регистру вычислительно-управляющего блока, входы первого и второго детекторов каждого канала анализа подключены к выходу анализирующего фильтра одноименного канала, при этом выходы первых детекторов подключены к соответствующим входам третьего коммутатора, а выходы вторых детекторов и измерителя общей дисперсии к соответствующим входам четвертого коммутатора, выходы третьего и четвертого коммутаторов подключены к соответствующим входам второго коммутатора, выход тактового генератора подключен к входам аналого-цифрового преобразователя и счетчика, выход которого подключен к входному регистру вычислительно-управляющего блока и к управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов. A device for testing products for random vibrations, comprising a noise generator, formation channels, each of which consists of a series-connected forming filter and a level regulator, the output of which is connected to one of the switch inputs, a power amplifier and a vibration exciter connected in series, a vibration sensor connected to the preamplifier, analysis channels, each of which consists of an analysis filter, as well as a meter of total dispersion, characterized in that a pulse generator is introduced into it, the first hour fourth switches, a decoder, the first and second detectors are introduced into each analysis channel, as well as a general level regulator included between the output of the adder and the input of the power amplifier, an adjustable attenuator connected between the output of the preamplifier and the input of the analysis channels, a clock generator, counter, analog a digital converter and a computing-control unit, the output register of which is connected to the control inputs of the channel, common level controllers and adjustable attenuator, the control inputs of the first and the second switches, as well as with the input of the decoder, N + 1 outputs of which are connected to the enabling inputs of the channel and general level controllers, the (N + 2) -th output - with the enabling inputs of the first and second switches, and the (N + 3) -th output with the allowing input of the adjustable attenuator, the output of which is connected to the input of the total dispersion meter, the outputs of the noise generator and the pulse generator are connected to the corresponding signal inputs of the first switch, the outputs of which are the forming filter inputs, the output of the second switch is connected it is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input register of the computer-control unit, the inputs of the first and second detectors of each analysis channel are connected to the output of the analyzing filter of the channel of the same name, while the outputs of the first detectors are connected to the corresponding inputs of the third switch, and the outputs of the second detectors and measuring the total dispersion to the corresponding inputs of the fourth switch, the outputs of the third and fourth switches are connected to the corresponding inputs of the second mutator oscillator output is connected to inputs of an analog-digital converter and the counter, the output of which is connected to the input register computational and control unit and to the control inputs of the third and fourth switches.