[go: up one dir, main page]

RU2008628C1 - Random vibration test facility - Google Patents

Random vibration test facility Download PDF

Info

Publication number
RU2008628C1
RU2008628C1 SU4944526A RU2008628C1 RU 2008628 C1 RU2008628 C1 RU 2008628C1 SU 4944526 A SU4944526 A SU 4944526A RU 2008628 C1 RU2008628 C1 RU 2008628C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
vibration
inputs
subchannels
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
З.А. Баширов
А.А. Валеев
О.Н. Гавриленко
Original Assignee
Казанский авиационный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанский авиационный институт filed Critical Казанский авиационный институт
Priority to SU4944526 priority Critical patent/RU2008628C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2008628C1 publication Critical patent/RU2008628C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: test technology. SUBSTANCE: each shaper channel has three controlled channels and channel adder. Nonlinearity is checked by measuring coherence function of channels at input and output of vibration exciter-part path first at low-level signals and then at desired-level signal and comparing coherent functions obtained under two conditions in each subband. If they differ in subband of any subchannel of shaper, desired level is reduced in this subband at the same time increasing levels in other subbands of this shaper channel so that mean spectrum level in particular band corresponds to desired level. EFFECT: improved accuracy of random vibration desired spectrum shaping, extended class of tested parts due to reducing nonlinearity effect of vibration exciter-part path.

Description

Изобретение относится к вибрационным испытаниям, а именно к устройствам для испытания на случайную вибрацию. The invention relates to vibration tests, namely, devices for testing for random vibration.

Известно устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формирования, каждый из которых включает генератор шума, полосовой фильтр с регулируемой добротностью, регулируемый аттенюатор, выход которого подключен к управляющему входу полосового фильтра, а вход - к выходу фильтра, и регулируемый усилитель, второй выход которого через функциональный преобразователь подключен к управляющему входу аттенюатора. Выходы всех усилителей подключены к cумматору, выход которого через усилитель мощности подключен к входу возбудителя колебаний. Устройство содержит также вибродатчик, выход которого подключен к входу цепей обратной связи, каждая из которых включает полосовой анализирующий фильтр, измеритель дисперсии и блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя [1] . A device for forming a spectrum of broadband random vibrations, containing parallel channels of formation, each of which includes a noise generator, a bandpass filter with adjustable Q factor, an adjustable attenuator, the output of which is connected to the control input of the bandpass filter, and the input to the output of the filter, and an adjustable amplifier, the second output of which is connected via a functional converter to the control input of the attenuator. The outputs of all amplifiers are connected to an adder, the output of which through a power amplifier is connected to the input of the oscillator. The device also contains a vibration sensor, the output of which is connected to the input of the feedback circuits, each of which includes a band-pass analyzing filter, a dispersion meter and a comparison unit, the output of which is connected to the control input of an adjustable amplifier [1].

Однако данное устройство позволяет формировать заданный спектр вибраций только при линейной амплитудной характеристике вибратора в рабочем диапазоне частот. При наличии нелинейности вибротракта в контрольной точке испытуемого изделия возникают неуправляемые спектральные составляющие, которые искажают заданный спектр вибрации. Это приводит к дополнительной погрешности имитации, в отдельных случаях к полному нарушению управляемости формирующих каналов и невозможности проведения испытаний. However, this device allows you to generate a given spectrum of vibrations only with a linear amplitude characteristic of the vibrator in the operating frequency range. If there is a nonlinearity of the vibration path at the control point of the test product, uncontrolled spectral components arise that distort the specified vibration spectrum. This leads to additional imitation errors, in some cases to a complete violation of the controllability of the forming channels and the impossibility of testing.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство [2] , содержащее параллельные каналы формирования колебаний, каждый из которых включает генератор шума, полосовой фильтр с регулируемой добротностью, регулируемый аттенюатор, выход которого подключен к управляющему входу полосового фильтра, а вход - к выходу фильтра, и регулируемый усилитель, второй выход которого через функциональный преобразователь подключен к управляющему входу аттенюатора. Выходы всех усилителей подключены к сумматору, выход которого через усилитель мощности подключен к входу возбудителя механических колебаний. Устройство содержит также вибродатчик, каналы обратной связи, каждый из которых включает полосовой анализирующий фильтр, измеритель дисперсии, схему сравнения, выход которой подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя, ключ, вход которого подключен к выходу вибродатчика, а выход - к входам каналов обратной связи, последовательно соединенные коммутатор, коррелометр, АЦП, блок быстрого Фурье-преобразования, первый блок памяти, вычислитель, первый выход которого подключен к входу второго блока памяти, второй выход - к входу третьего блока памяти, схему сравнения, первый вход которой подключен к выходу второго блока памяти, второй вход - к выходу третьего блока памяти, выходы схемы сравнения подключены к входам задатчика режима, выходы которого подключены к вторым входам схем сравнения каналов обратной связи, а также блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа, второй выход - к управляющему входу коммутатора, третий выход - к управляющим входам второго и третьего блоков памяти, четвертый выход - к управляющему входу первого блока памяти, пятый выход - к вторым управляющим входам регулируемых усилителей, шестой выход - к управляющему входу задатчика режима. The prototype of the present invention is a device [2], containing parallel channels for the formation of oscillations, each of which includes a noise generator, a band-pass filter with adjustable quality factor, an adjustable attenuator, the output of which is connected to the control input of the band-pass filter, and the input to the output of the filter, and an adjustable amplifier , the second output of which is connected through a functional converter to the control input of the attenuator. The outputs of all amplifiers are connected to an adder, the output of which through a power amplifier is connected to the input of the exciter of mechanical vibrations. The device also contains a vibration sensor, feedback channels, each of which includes a band-pass analyzing filter, a dispersion meter, a comparison circuit, the output of which is connected to the control input of the corresponding adjustable amplifier, a key whose input is connected to the output of the vibration sensor, and the output to the inputs of the feedback channels connected in series with a switch, correlometer, ADC, fast Fourier transform block, the first memory block, a computer, the first output of which is connected to the input of the second memory block, the second the move is to the input of the third memory block, the comparison circuit, the first input of which is connected to the output of the second memory block, the second input to the output of the third memory block, the outputs of the comparison circuit are connected to the inputs of the mode switch, the outputs of which are connected to the second inputs of the feedback channel comparison circuits as well as a control unit, the first output of which is connected to the control input of the key, the second output - to the control input of the switch, the third output - to the control inputs of the second and third memory blocks, the fourth output - to the control input of the first memory block, the fifth output is to the second control inputs of the adjustable amplifiers, the sixth output is to the control input of the mode switch.

Такое устройство позволяет проводить испытания на случайную вибрацию при наличии нелинейности вибрационного тракта. Однако в тех частотных полосах, где проявляется нелинейность вибрационного тракта, не удается достичь требуемого уровня вибраций. Это приводит к недоиспытанию объекта в данной частотной полосе, что ухудшает качество испытаний. Such a device allows random vibration testing in the presence of nonlinearity of the vibration path. However, in those frequency bands where the non-linearity of the vibration path is manifested, it is not possible to achieve the required level of vibration. This leads to an under-testing of the object in this frequency band, which affects the quality of the tests.

Целью изобретения является повышение точности вибрационных испытаний и расширение класса испытуемых изделий путем уменьшения влияния нелинейности тракта вибровозбудитель-изделие. The aim of the invention is to improve the accuracy of vibration testing and the expansion of the class of tested products by reducing the influence of the nonlinearity of the path exciter-product.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь, каждый канал которого содержит генератор шума, полосовой фильтр и регулируемый усилитель, общий сумматор, усилитель мощности, вибровозбудитель механических колебаний, вибродатчик, коммутатор, первый вход которого соединен с вибродатчиком, второй вход - с выходом усилителя мощности, коррелятор, аналого-цифровой преобразователь и блок быстрого преобразования Фурье, один выход которого соединен с первым входом первого блока памяти, выход которого соединен с первым вычислителем, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами второго и третьего блоков памяти, выходы которых соединены с входами первой схемы сравнения, выходы которой подключены к задатчику режима, у которого выход подключен к первому входу второй схемы сравнения, выходы которой соединены с соответствующими управляющими входами регулируемых усилителей формирователя, вторые выходы блока управления соединены с третьими управляющими входами формирователями, третий выход - с вторым входом первого блока памяти, четвертый выход - с вторыми входами второго и третьего блоков памяти, пятый выход - с управляющим входом задатчика режима, шестой выход - с управляющим входом коммутатора, введен второй вычислитель, вход которого соединен с другим выходом блока быстрого преобразования Фурье, выходы второго вычислителя соединены с вторыми входами второй схемы сравнения, управляющий вход второго вычислителя соединен с первыми выходами блока управления, кроме того, каждый канал формирователя содержит три управляемых подканала, канальный сумматор. This goal is achieved in that in a device containing a series-connected driver, each channel of which contains a noise generator, a bandpass filter and an adjustable amplifier, a common adder, a power amplifier, a vibration exciter of mechanical vibrations, a vibration sensor, a switch, the first input of which is connected to the vibration sensor, the second input - with the output of a power amplifier, a correlator, an analog-to-digital converter and a fast Fourier transform unit, one output of which is connected to the first input of the first memory block, the output of which is connected to the first computer, the first and second outputs of which are connected respectively to the first inputs of the second and third memory blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the first comparison circuit, the outputs of which are connected to the mode switch, the output of which is connected to the first input of the second comparison circuit, the outputs of which are connected to the corresponding control inputs of the adjustable amplifiers of the shaper, the second outputs of the control unit are connected to the third control inputs of the shapers, the third output is the second input of the first memory block, the fourth output with the second inputs of the second and third memory blocks, the fifth output with the control input of the mode switch, the sixth output with the control input of the switch, a second computer is introduced, the input of which is connected to the other output of the fast Fourier transform unit, the outputs of the second computer are connected to the second inputs of the second comparison circuit, the control input of the second computer is connected to the first outputs of the control unit, in addition, each channel of the shaper contains three channel, channel adder.

Контроль нелинейности осуществляется путем измерения функции когерентности сигналов на входе и выходе тракта вибровозбудитель - изделие. Устройство имеет два режима работы. В первом режиме измеряются и запоминаются функции когерентности при воздействии на тракт сигнала малого уровня. Во втором режиме формируется сигнал возбуждения по заданному уровню случайной вибрации при одновременном измерении функции когерентности и сравнении ее со значением, полученным в первом режиме. В случае их различия в одноименных частотных подполосах уменьшают заданный уровень в этих подполосах, в противном случае настройку осуществляют обычным образом. Тем самым исключают влияние нелинейности тракта вибровозбудитель-изделие и устраняют возможность разрушения испытуемого изделия из-за появления неуправляемых сигналов в каналах формирования, вызванных нелинейными искажениями. Nonlinearity is controlled by measuring the coherence function of the signals at the input and output of the path of the vibration exciter - product. The device has two operating modes. In the first mode, coherence functions are measured and stored when a small level signal is exposed to the path. In the second mode, an excitation signal is generated at a given level of random vibration while measuring the coherence function and comparing it with the value obtained in the first mode. If they differ in the same frequency subbands, they reduce the set level in these subbands; otherwise, tuning is carried out in the usual way. This eliminates the influence of the nonlinearity of the exciter-product path and eliminates the possibility of destruction of the test product due to the appearance of uncontrolled signals in the formation channels caused by non-linear distortions.

Предложенное техническое решение соответствует критерию существенные отличия. The proposed technical solution meets the criterion of significant differences.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства для испытания на случайную вибрацию; на фиг. 2 и 3 - графики спектров вибрации; на фиг. 4 - блок-схема управления; на фиг. 5 и 6 - эпюры работы блока управления и таблица вырабатываемых блоком управления кодов и их функций. In FIG. 1 is a block diagram of a device for testing for random vibration; in FIG. 2 and 3 - graphs of vibration spectra; in FIG. 4 is a control block diagram; in FIG. 5 and 6 are diagrams of the operation of the control unit and a table of codes generated by the control unit and their functions.

Устройство для испытания на случайную вибрацию содержит последовательно соединенные параллельные каналы формирователя 1, каждый подканал 2 которого включает генератор шума 3, полосовой фильтр 4, регулируемый усилитель 5, второй вход которого подключен к второй схеме сравнения 22, третий вход соединен с вторым выходом блока управления 23. Выходы усилителей 5 подканалов подключены к сумматору 6 подканала, выход которого подключен к общему сумматору 7. Устройство содержит также последовательно соединенные усилитель мощности 8, вибровозбудитель 9 механических колебаний и вибродатчик 10, коммутатор 11, первый вход которого соединен с выходом вибродатчика 10, а второй - с выходом усилителя мощности 8, последовательно соединенные коррелятор 12, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13 и блок 14 быстрого (БПФ) преобразования Фурье, первый выход которого соединен с входом второго вычислителя 15, а второй выход - с первым входом блока памяти 16, выход которого подключен к входу первого вычислителя 17, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами блоков памяти 18 и 19, выходы которых соединены с входами первой схемы сравнения 20, выходы которой подключены к входам задатчика режима 21, выходы которого соединены с входами второй схемы сравнения 22, другие входы которой соединены с выходами второго вычислителя 15. Выходы второй схемы сравнения 22 соединены с вторыми управляющими входами регулируемых усилителей 5 подканалов 2 формирования. Первый, третий и шестой выходы блока управления 23 соответственно соединены с управляющим входом второго вычислителя 15, вторым входом первого блока памяти 16, вторыми входами второго и третьего блоков памяти 18 и 19, управляющим входом задатчика режима 21 и управляющим входом коммутатора 11. Вторые выходы блока управления 23 соединены соответственно с третьими управляющими входами регулируемых усилителей 5 подканалов формирования. The device for testing for random vibration contains serially connected parallel channels of the driver 1, each subchannel 2 of which includes a noise generator 3, a bandpass filter 4, an adjustable amplifier 5, the second input of which is connected to the second comparison circuit 22, the third input is connected to the second output of the control unit 23 The outputs of the amplifiers 5 subchannels are connected to the adder 6 of the subchannel, the output of which is connected to a common adder 7. The device also contains a series-connected power amplifier 8, a vibration exciter 9 mechanical vibrations and a vibration sensor 10, a switch 11, the first input of which is connected to the output of the vibration sensor 10, and the second to the output of the power amplifier 8, the correlator 12, the analog-to-digital converter (ADC) 13 and the fast FFT transform unit 14 the first output of which is connected to the input of the second computer 15, and the second output is connected to the first input of the memory unit 16, the output of which is connected to the input of the first computer 17, the first and second outputs of which are connected to the first inputs of the memory units 18 and 19, the outputs of which are connected to the inputs of the first comparison circuit 20, the outputs of which are connected to the inputs of the mode switch 21, the outputs of which are connected to the inputs of the second comparison circuit 22, the other inputs of which are connected to the outputs of the second calculator 15. The outputs of the second comparison circuit 22 are connected to the second control inputs of adjustable amplifiers 5 subchannels of 2 formation. The first, third and sixth outputs of the control unit 23 are respectively connected to the control input of the second calculator 15, the second input of the first memory block 16, the second inputs of the second and third memory blocks 18 and 19, the control input of the mode master 21 and the control input of the switch 11. Second outputs of the block control 23 are connected respectively to the third control inputs of adjustable amplifiers 5 subchannels of formation.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С второго выхода блока управления 23 на третьи управляющие входы регулируемых усилителей подканалов формирования поступает сигнал управлении, у последних выставляется коэффициент усиления, соответствующий малому уровню выходного сигнала. Случайный сигнал с непрерывным спектром в рабочем диапазоне частот с генератора шума 3 поступает через полосовой фильтр 4 и регулируемый усилитель 5 на канальный сумматор 6. С выхода сумматора 6 суммарный сигнал трех подканалов формирователя поступает на один из входов общего сумматора 7. С выхода последнего случайный сигнал, являющийся суммой сигналов каналов формирователя 1, поступает на вход усилителя мощности 8, который управляет вибровозбудителем 9 механических колебаний. Механические колебания преобразуются вибродатчиком 10 в электрический сигнал, который затем поступает на первый вход коммутатора 11, на второй вход которого поступает сигнал с выхода усилителя мощности 8. По управляющим сигналам, поступающим с шестого выхода блока управления 23, коммутатор 11 последовательно подключает к входам коррелятора 12 выход усилителя мощности 8 и вибродатчика 10. Сигнал с выхода коррелятора 12 описывает соответственно корреляционную функцию сигнала на входе и выходе тракта вибровозбудитель-изделие и взаимную корреляционную функцию сигналов на входе и выходе тракта вибровозбудитель-изделие. Этот сигнал, преобразованный в АЦП 13 в цифровую форму, поступает на вход блока 14 быстрого преобразования Фурье, в котором вычисляются спектры на входе и выходе тракта вибровозбудитель-изделие и взаимный спектр сигналов на входе и выходе тракта. Значение спектров и взаимный спектр на входе и выходе тракта вибровозбудитель-изделие заносят в первый блок памяти 16 по адресу, выставляемому на его управляющем входе блоком управления 23. Время подключения сигналов к входам коррелятора 12 определяется суммарным временем преобразования коррелятора 12, АЦП 13, блока 14 и задается блоком управления 23. После записи измеренных спектров в первый блок памяти 16 в первом вычислителе 17 производится вычисление функции когерентности в каждой подполосе ( Δωij) формирования по формуле
γ2(Δωij)=

Figure 00000001
;
Figure 00000002

Δωij-i-я подполоса в j-полосе формирования;
Gx(Δωij) - спектр сигнала на входе тракта вибровозбудитель-изделие в подполосе Δωij;
Gy( Δωij) - спектр сигнала на выходе тракта вибровозбудитель-изделие в подполосе Δωij;
Gxy( Δωij) - взаимный спектр сигналов на входе и выходе тракта вибровозбудитель-изделие в подполосе Δωij.From the second output of the control unit 23, a control signal is supplied to the third control inputs of the adjustable amplifiers of the formation subchannels, and the latter have a gain corresponding to a low level of the output signal. A random signal with a continuous spectrum in the operating frequency range from the noise generator 3 is supplied through a bandpass filter 4 and an adjustable amplifier 5 to the channel adder 6. From the output of the adder 6, the total signal of the three subchannels of the former is supplied to one of the inputs of the common adder 7. From the output of the last random signal , which is the sum of the signals of the channels of the shaper 1, is fed to the input of a power amplifier 8, which controls the vibration exciter 9 of mechanical vibrations. Mechanical vibrations are converted by the vibration sensor 10 into an electrical signal, which then goes to the first input of the switch 11, the second input of which receives a signal from the output of the power amplifier 8. According to the control signals from the sixth output of the control unit 23, the switch 11 is sequentially connected to the inputs of the correlator 12 the output of the power amplifier 8 and the vibration sensor 10. The signal from the output of the correlator 12 describes, respectively, the correlation function of the signal at the input and output of the vibration exciter-product path and the cross correl ionic function signals at the input and output path exciter-product. This signal, converted into digital form in the ADC 13, is input to the fast Fourier transform unit 14, in which the spectra at the input and output of the vibration exciter-product path and the mutual spectrum of the signals at the input and output of the path are calculated. The value of the spectra and the mutual spectrum at the input and output of the path of the vibration exciter-product are recorded in the first memory block 16 at the address set at its control input by the control unit 23. The signal connection time to the inputs of the correlator 12 is determined by the total conversion time of the correlator 12, ADC 13, block 14 and is set by the control unit 23. After recording the measured spectra in the first memory block 16 in the first calculator 17, the coherence function in each subband (Δω ij ) of the formation is calculated by the formula
γ 2 (Δω ij ) =
Figure 00000001
;
Figure 00000002

Δω ij is the i-th subband in the j-band of formation;
G x (Δω ij ) is the signal spectrum at the input of the vibration exciter-product path in the subband Δω ij ;
G y (Δω ij ) is the spectrum of the signal at the output of the vibration exciter-product path in the subband Δω ij ;
G xy (Δω ij) is the mutual spectrum of signals at the input and output of the vibration exciter-product path in the subband Δω ij .

Данные о спектрах поступают в первый вычислитель 17 из первого блока памяти 16, а результаты записываются с выхода первого вычислителя 17 во второй блок памяти 18 по адресу, подаваемому с четвертого выхода блока управления 23, в виде отсчетов γ2(ω) во всем рабочем диапазоне частот. С первого выхода блока БПФ 14 сигнал в виде отсчетов, соответствующих спектральной плотности сигнала на выходе вибродатчика 10, поступает на вход второго вычислителя 15, на управляющий вход которого поступает сигнал управления на вычисление дисперсии в подполосах Δωij по формуле q(Δωij) =

Figure 00000003
G
Figure 00000004
(ω)dω, Gy(ω)=
Figure 00000005
Gnrect (Δωn), где rect (Δωn)=
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009

Gn - отсчеты функции Gy( ω).Spectrum data is received in the first calculator 17 from the first memory block 16, and the results are recorded from the output of the first calculator 17 in the second memory block 18 at the address supplied from the fourth output of the control unit 23, in the form of γ 2 (ω) samples in the entire operating range frequencies. From the first output of the FFT unit 14, the signal in the form of samples corresponding to the spectral density of the signal at the output of the vibration sensor 10 is fed to the input of the second calculator 15, the control input of which receives a control signal for calculating the dispersion in the subbands Δω ij according to the formula q (Δω ij ) =
Figure 00000003
G
Figure 00000004
(ω) dω, G y (ω) =
Figure 00000005
G n rect (Δω n ), where rect (Δω n ) =
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009

G n - samples of the function G y (ω).

Затем полученные значения дисперсии q(Δωij) сравниваются в схеме сравнения 22 с заданными дисперсиями qзад ( Δωij), поступающими с задатчика режима 21. Сигналы, образуемые на выходе схемы сравнения 22, соответствующие разнице между измеренными дисперсиями q(Δωij) и заданными дисперсиями qзад( Δωij) поступают на вторые входы регулируемых усилителей 5 и изменяют коэффициенты усиления так, чтобы разница между q(Δωij) и qзад ( Δωij) уменьшилась до минимально достижимого значения Δ qmin. Минимальная разница между q( Δωij) и qзад( Δωij), которая достигается в контуре управления при регулировании коэффициента усиления и усилителя 5, определяется суммарным коэффициентом усиления цепи обратной связи, образуемой цепью: вибродатчик 10, коррелятор 12, АЦП 13 и БПФ 14. При равенстве измеренной дисперсии и заданной дисперсии q(Δωij), qзад( Δωij) в некоторой частотной подполосе Δωij процесс настройки в данной частотной подполосе Δωij прекращается. Подобный процесс настройки продолжается до тех пор, пока процесс установления заданных дисперсий вибраций не осуществится во всех частотных подполосах. По окончании настройки система готова к выходу на заданный уровень вибрации.Then, the obtained dispersion values q (Δω ij ) are compared in the comparison circuit 22 with the given variances q ass (Δω ij ) coming from the mode switch 21. The signals generated at the output of the comparison circuit 22 corresponding to the difference between the measured variances q (Δω ij ) and given dispersions q ass (Δω ij ) are supplied to the second inputs of the adjustable amplifiers 5 and change the gain so that the difference between q (Δω ij ) and q ass (Δω ij ) is reduced to the minimum achievable value Δ q min . The minimum difference between q (Δω ij ) and q ass (Δω ij ), which is achieved in the control loop when adjusting the gain and amplifier 5, is determined by the total gain of the feedback circuit formed by the circuit: vibration sensor 10, correlator 12, ADC 13 and FFT 14. If the measured variance is equal to the given variance q (Δω ij ), q ass (Δω ij ) in some frequency subband Δω ij, the tuning process in the given frequency subband Δω ij stops. A similar tuning process continues until the process of establishing the given dispersion of vibrations is carried out in all frequency subbands. At the end of the setup, the system is ready to exit at a given vibration level.

Для вывода системы к требуемому уровню вибрации производится увеличение коэффициента усиления регулируемых усилителей 5 в каждой подполосе Δωij на величину ΔKij. По управляющему сигналу, поступающему с пятого выхода блока управления 23, на управляющий вход задатчика режима 21 подается команда на последовательное (пошаговое) дискретное приближение к требуемому уровню вибраций. Измененное значение уровня заданной дисперсии в каждой подполосе Δωij поступает в схему сравнения 22, где сравниваются значения дисперсии q( Δωij), поступающие с второго вычислителя 15, с заданной (измененной) дисперсией qзад( Δωij). Разность получаемых значений между q( Δωij) и qзад( Δωij) на выходе второй схемы сравнения 22 поступает на вторые управляющие входы регулируемых усилителей 5 и изменяет коэффициенты усиления так, чтобы разница между q( Δωij) и qзад( Δωij), стремилась к Δ qmin. Затем в задатчике режима 21 происходит новое увеличение и весь процесс повторяется до выхода системы на требуемый уровень вибраций.To bring the system to the desired level of vibration, the gain of the adjustable amplifiers 5 in each subband Δω ij is increased by ΔK ij . According to the control signal from the fifth output of the control unit 23, the command for sequential (step-by-step) discrete approach to the required level of vibration is sent to the control input of the moderator 21. The changed value of the level of a given dispersion in each subband Δω ij is supplied to a comparison circuit 22, where the dispersion q (Δω ij ) from the second computer 15 is compared with a given (changed) dispersion q ass (Δω ij ). The difference in the values obtained between q (Δω ij ) and q ass (Δω ij ) at the output of the second comparison circuit 22 is supplied to the second control inputs of the adjustable amplifiers 5 and changes the gain so that the difference between q (Δω ij ) and q ass (Δω ij ), sought to Δ q min . Then, in the mode dial 21, a new increase occurs and the whole process is repeated until the system reaches the desired vibration level.

В процессе вывода системы на заданный уровень вибраций (на каждом шаге см. фиг. 2 дискретного приближения) производится оценка новой функции когерентности γij(f) для каждой полосы, т. е. производится вычисление нового значения функции когерентности γij(f) при каждом увеличении коэффициента усиления на Δ Кij. Процесс вычисления γij(f) производится по приведенному порядку. Результаты вычисления на выходе первого вычислителя 17 записываются в третий блок памяти 19 по адресу, подаваемому с четвертого выхода блока управления 23. Хранящиеся во втором 18 и третьем 19 блоках памяти значения функций когерентности γij(f) поступают в первую схему сравнения 20, где производится сравнение полученного значения функции когерентности γij(f) при увеличенном значении коэффициента усиления регулируемых усилителей на Δ Кij, записанного в третьем блоке памяти 19, со значением функции когерентности γзад(f), вычисленным в режиме малого уровня сигнала возбуждения, записанного во втором блоке памяти 18. Вычисление функции когерентности γij(f) производится в каждой подполосе и также осуществляется сравнение.In the process of bringing the system to a given vibration level (at each step, see Fig. 2 of the discrete approximation), a new coherence function γ ij (f) is estimated for each band, i.e., a new value of the coherence function γ ij (f) is calculated for each increase in gain by Δ K ij . The process of calculating γ ij (f) is performed in the above order. The calculation results at the output of the first calculator 17 are recorded in the third memory block 19 at the address supplied from the fourth output of the control unit 23. The values of the coherence functions γ ij (f) stored in the second 18 and third 19 memory blocks go to the first comparison circuit 20, where comparing the obtained value of the coherence function γ ij (f) with an increased value of the gain of adjustable amplifiers by Δ K ij recorded in the third memory block 19 with the value of the coherence function γ ass (f) calculated in the small level of the excitation signal recorded in the second memory block 18. The coherence function γ ij (f) is calculated in each subband and a comparison is also made.

При сравнении в первой схеме сравнения 20 двух функций когерентности γзадij(f), вычисленная при малом сигнале возбуждения, когда не связываются нелинейность тракта вибровозбудитель-изделие, и γij(f), вычисленная в процессе выхода на заданный уровень вибрации на каждом шаге приращения коэффициента усиления ΔКij, возможны два варианта результатов сравнения:
а) На очередном шаге приращения коэффициентов усиления нелинейность тракта вибровозбудитель-изделие не проявляется и значение функции когерентности в каждой подполосе γij(f) не изменяется по сравнению с функцией когерентности γ задij(f), вычисленной на малом уровне сигнала возбуждения, т. е. выполняется условие
γ задij(f) -Δγ ≅γij(f) ≅γзадij(f)+ Δγ, где ±Δγ - погрешность измерения, определяющая поле допуска. Поле допуска определяется из конкретных условий испытаний объекта.
When comparing in the first comparison scheme 20 of two two coherence functions γ zadij (f), calculated with a small excitation signal, when the non-linearity of the vibration exciter-product path is not connected, and γ ij (f), calculated in the process of reaching a given vibration level at each increment step gain ΔK ij , there are two possible comparison results:
a) At the next step of the gain increment, the nonlinearity of the exciter-product path does not appear, and the value of the coherence function in each subband γ ij (f) does not change compared to the coherence function γ of the target (f) calculated at a low level of the excitation signal, i.e. . the condition is met
γ referenceij (f) -Δγ ≅γ ij (f) ≅γ referenceij (f) + Δγ, where ± Δγ is the measurement error that determines the tolerance field. The tolerance field is determined from the specific test conditions of the facility.

В случае непроявления нелинейности тракта вибровозбудитель-изделие режим выхода на заданный уровень вибрации осуществляется по приведенному порядку. In case of non-manifestation of the path non-linearity of the vibration exciter-product, the mode of reaching the specified vibration level is carried out according to the given order.

б) На очередном шаге приращения коэффициентов усиления Δ Кijпроявляется нелинейность тракта вибровозбудитель-изделие и значение функции когерентности в определенной подполосе γij(f) отлично по сравнению с функцией когерентности γзадij(f), вычисленной на малом уровне сигнала возбуждения, т. е. выполняется условие γij(f) ≅ γзадij(f )- Δ γ .b) At the next step of the gain increment Δ К ij , the vibration exciter-product path is nonlinear and the value of the coherence function in a certain subband γ ij (f) is excellent compared to the coherence function γ ass (f) calculated at a low level of the excitation signal, t. . ie the condition γ ij (f) ≅ γ zadij (f) - Δ γ.

В данной подполосе, где проявляется нелинейность, происходит остановка увеличения коэффициента усиления соответствующего регулируемого усилителя 5 (см. фиг. 3). In this subband, where non-linearity is manifested, the gain increase of the corresponding adjustable amplifier 5 is stopped (see Fig. 3).

На фиг. 3 представлен случай проявления нелинейности тракта вибровозбудитель-изделие в подполосе Δωi,2 полосы Δωi. В этом случае коэффициент усиления регулируемого усилителя 5 подполосы Δωi,2 не достигает заданного значения коэффициента усиления. Недостающее значение коэффициента усиления δi,2 = (Кi,2-Ki.2задан) компенсируется соответствующим приращением δi,j коэффициентов усиления регулируемых усилителей 5 подполосы Δωi,1 и Δωi,3, которое определяется из условия
δij=

Figure 00000010
, где j= 1 и 3.In FIG. Figure 3 shows the case of the manifestation of the nonlinearity of the exciter-product path in the subband Δω i, 2 bands Δω i . In this case, the gain of the adjustable amplifier 5 of the subband Δω i, 2 does not reach the specified value of the gain. The missing value of the gain δ i, 2 = (K i, 2 -K i.2 is set) is compensated by the corresponding increment of δ i, j of the gain of the adjustable amplifiers 5 of the subband Δω i, 1 and Δω i, 3 , which is determined from the condition
δ ij =
Figure 00000010
where j = 1 and 3.

В этом случае в полосе Δω i выполняется требование равенства дисперсий заданной вибрации и дисперсии возбуждаемой вибрации, т. е. выполняется условие

Figure 00000011
qij(Δωij)= q
Figure 00000012
(Δωi).In this case, in the band Δω i the requirement of equality of the variances of a given vibration and the variance of the excited vibration is satisfied, i.e., the condition
Figure 00000011
q ij (Δω ij ) = q
Figure 00000012
(Δω i ).

При этом неравномерность δi спектра возбуждаемой вибрации в полосе Δωi не должна превышать допустимое значение δiq, т. е. должно выполняться условие δi ≅ δiq, где δiq определяется из конкретных условий испытаний (см. фиг. 2, в).In this case, the non-uniformity of δ i of the spectrum of the excited vibration in the band Δω i must not exceed the permissible value of δ iq , i.e., the condition δ i ≅ δ iq must be satisfied, where δ iq is determined from the specific test conditions (see Fig. 2, c) .

Предлагаемое устройство было реализовано в процессе выполнения НИР. Значительная часть устройства реализована из стандартных узлов и блоков, широко используемых в аппаратуре для испытания на случайную вибрацию. Так, например, реализация генератора шума 3 базируется на рекомендациях книги Жовинского В. Н. (Жовинский В. Н. Генерирование шумов для исследования автоматических систем. М. : Энергия, 1968) с использованием стандартной схемотехники. Полосовой фильтр 4, канальный и общий сумматоры 6 и 7 реализованы по стандартным схемам на базе операционных усилителей серии К 140УД6 или К 140УД7 (Гутников В. С. Применение операционных усилителей в измерительной технике). Регулируемый усилитель 5 выполнен на микросхеме ЦАП К 572 ПА2 или КР 572 ПА2, аналого-цифровой преобразователь 13 - на микросхеме К 572 ПВ1 (Федорков Б. Г. и Телец В. А. Микросхемы ПАЦ и АЦП: Функционирование, параметры, применение. М. : Энергоатомиздат, 1990). Блок 14 быстрого Фурье преобразования - на микропроцессоре К 1815 ВФЗ (Басманов А. С. и Широков Ю. Ф. Микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ: Номенклатура и функциональные возможности. -Под редакцией док. тех. наук В. Г. Домрачева. М. : Энергоатомиздат, 1988, с. 122). Коммутатор 11 можно реализовать на миркосхемах К172КТ1 или К561КТЗ (Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М. : Радио и связь, 1987). Коpрелятор 12 - на основе функциональных схем, приведенных в кн. Мирского (Мирский Г. Я. Характеристики стохастической возможности и их измерение. М. : Энергоиздат, 1982). The proposed device was implemented in the process of performing research. A significant part of the device is implemented from standard units and blocks widely used in equipment for testing for random vibration. So, for example, the implementation of noise generator 3 is based on the recommendations of the book by V. N. Zhovinsky (V. N. Zhovinsky. Noise generation for the study of automatic systems. M.: Energy, 1968) using standard circuitry. Band-pass filter 4, channel and common adders 6 and 7 are implemented according to standard schemes based on operational amplifiers of the K 140UD6 or K 140UD7 series (Gutnikov V. S. Application of operational amplifiers in measuring equipment). The adjustable amplifier 5 is made on a DAC chip K 572 PA2 or KR 572 PA2, an analog-to-digital converter 13 is made on a K 572 PV1 chip (B. Fedorkov and V. Telets. A. PAC and ADC chips: Operation, parameters, application. M .: Energoatomizdat, 1990). Block 14 of the fast Fourier transform - on the microprocessor K 1815 VFZ (Basmanov S.S. and Shirokov Yu.F. Microprocessors and single-chip microcomputers: Nomenclature and functionality. - Edited by Dr. V.G. Domrachev. M.: Energoatomizdat, 1988, p. 122). Switch 11 can be implemented on K172KT1 or K561KTZ world circuits (Shilo V. L. Popular digital circuits. M.: Radio and communications, 1987). Correlator 12 - based on the functional diagrams given in the book. Mirsky (Mirsky G. Ya. Characteristics of stochastic possibility and their measurement. M.: Energoizdat, 1982).

Блоки памяти 16,18 и 19 выполнены на базе микросхемы серии К 565 РУ5 (Лебедев О. Н. Микросхемы памяти и их применение М. : Радио и связь, 1990); схемы сравнения 20 и 22 выполнены на базе цифровых компараторов - микросхемы К 555 СП1 (Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М. : Радио и связь, 1987). Вычислители 15 и 17 - на базе персональных ЭВМ типа ДВК-3. Задатчик режима 21 выполнен на основе цифровых элементов памяти К 155 РУ2. В качестве усилителя мощности 8, вибровозбудителя 9 и вибродатчика 10 используются вибростенд типа ВЭДС-100 с предусилением и вибродатчиком ИС-318. The memory blocks 16,18 and 19 are made on the basis of a series K 565 RU5 microcircuit (O. N. Lebedev. Memory microcircuits and their use M.: Radio and communications, 1990); comparison schemes 20 and 22 are based on digital comparators - K 555 SP1 microcircuits (Shilo V. L. Popular digital microcircuits. M.: Radio and communications, 1987). Computers 15 and 17 - based on personal computers of the DVK-3 type. The mode dial 21 is made on the basis of digital memory elements K 155 RU2. As a power amplifier 8, a vibration exciter 9 and a vibration sensor 10, a VEDS-100 type vibration stand with a preamplifier and an IS-318 vibration sensor is used.

Блок управления выполнен на микросхеме 155 серии, на фиг. 4 приведена блок-схема блока управления. Блок управления вырабатывает управляющие сигналы в виде кодов, приведенных в таблице фиг. 6, а на фиг. 5 показаны эпюры работы блока управления в первом режиме (режиме малого сигнала). The control unit is made on a 155 series chip, in FIG. 4 shows a block diagram of a control unit. The control unit generates control signals in the form of codes shown in the table of FIG. 6, and in FIG. 5 shows diagrams of the operation of the control unit in the first mode (small signal mode).

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 913095, кл. G 01 М 7/00, 1981. (56) 1. USSR author's certificate N 913095, cl. G 01 M 7/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР N 1427194, кл. G 01 M 7/00, 1988.  2. USSR copyright certificate N 1427194, cl. G 01 M 7/00, 1988.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИЮ, содержащее N-канальный формирователь, последовательно соединенные сумматор, усилитель мощности, вибровозбудитель механических колебаний, вибродатчик, коммутатор, коррелятор, аналого-цифровой преобразователь, блок быстрого преобразования Фурье, первый блок памяти и первый вычислитель, второй и третий блок памяти, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами первого вычислителя, последовательно соединенные первую схему сравнения, задатчик режима и вторую схему сравнения, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом задатчика режима, второй выход - с вторым входом первого блока памяти, третий выход - с вторыми входами соответственно второго и третьего блоков питания, четвертый выход - с управляющим входом коммутатора, третий вход которого соединен с выходом усилителя мощности, второй выход - с вторым входом коррелятора, входы первой схемы сравнения соединены соответственно с выходами второго и третьего блоков памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вибрационных испытаний и расширения эксплуатационных возможностей путем уменьшения влияния нелинейности тракта вибровозбудитель - изделие, оно снабжено вторым вычислителем, первый вход которого соединен с выходом блока быстрого преобразования Фурье, второй вход - с пятым выходом блока управления, а выход - с вторым входом второй схемы сравнения, каждый из N каналов формирователя выполнен в виде трех управляемых подканалов и дополнительного сумматора, входы которого соединены с выходом каждого из подканалов, а выход - с соответствующим N-м входом сумматора, каждый из подканалов выполнен в виде последовательно соединенных генератора шума, полосового фильтра и регулируемого усилителя, выход которого является выходом каждого из подканалов, вторые входы регулируемых усилителей каждого из подканалов объединены и соединены с выходом второй схемы сравнения, третьи входы регулируемых усилителей объединены и соединены с шестым выходом блока управления.  A device for TESTING FOR RANDOM VIBRATION, containing an N-channel driver, a series-connected adder, a power amplifier, a vibration exciter of mechanical vibrations, a vibration sensor, a switch, a correlator, an analog-to-digital converter, a fast Fourier transform unit, the first memory unit and the first calculator, the second and third a memory unit, the first inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the first calculator, connected in series to the first comparison circuit, the mode dial and the second circuit comparison, the control unit, the first output of which is connected to the control input of the mode switch, the second output - with the second input of the first memory block, the third output - with the second inputs of the second and third power supplies, respectively, the fourth output - with the control input of the switch, the third input of which is connected with the output of the power amplifier, the second output with the second input of the correlator, the inputs of the first comparison circuit are connected respectively to the outputs of the second and third memory blocks, characterized in that, in order to increase the accuracy of the vibration testing and expanding operational capabilities by reducing the influence of path non-linearity, the vibration exciter - product is equipped with a second computer, the first input of which is connected to the output of the fast Fourier transform unit, the second input - with the fifth output of the control unit, and the output - with the second input of the second comparison circuit, each of the N channels of the shaper is made in the form of three controlled subchannels and an additional adder, the inputs of which are connected to the output of each of the subchannels, and the output to the corresponding Nth input ohm adder, each of the subchannels is made in the form of a series-connected noise generator, a bandpass filter and an adjustable amplifier, the output of which is the output of each of the subchannels, the second inputs of the adjustable amplifiers of each of the subchannels are combined and connected to the output of the second comparison circuit, the third inputs of the adjustable amplifiers are combined and connected to the sixth output of the control unit.
SU4944526 1991-06-13 1991-06-13 Random vibration test facility RU2008628C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4944526 RU2008628C1 (en) 1991-06-13 1991-06-13 Random vibration test facility

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4944526 RU2008628C1 (en) 1991-06-13 1991-06-13 Random vibration test facility

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2008628C1 true RU2008628C1 (en) 1994-02-28

Family

ID=21578799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4944526 RU2008628C1 (en) 1991-06-13 1991-06-13 Random vibration test facility

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2008628C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8787768B2 (en) Method and apparatus for synthesizing and correcting phase distortions in ultra-wide bandwidth optical waveforms
US4028622A (en) Selective intermodulation distortion measurement
JPS6071966A (en) Digital spectrum analyzer
CN104635035A (en) System for quickly calibrating power of signal source based on segmenting type structure
US3344349A (en) Apparatus for analyzing the spectra of complex waves
US4004230A (en) Critical parameter receiver tester
US7061219B2 (en) Independent measurement of complicated transfer functions
RU2008628C1 (en) Random vibration test facility
US10379162B1 (en) System for performing modulation analysis without using a modulated signal
GB2036985A (en) Method and apparatus for determining the transmission properties of a signal path
US2738462A (en) Direct comparison harmonic calibrator
US8045605B2 (en) Jitter amplifier circuit, signal generation circuit, semiconductor chip, and test apparatus
US6760571B2 (en) Automatic frequency deviation detection and correction apparatus
US7680493B2 (en) Low phase noise testing system utilizing a crystal filter
KR20080035460A (en) How to characterize the frequency response of a frequency conversion device
US9350470B1 (en) Phase slope reference adapted for use in wideband phase spectrum measurements
US3206672A (en) Apparatus for determining the transfer function of the four terminal linear electrical system
US2859413A (en) Distortion correction
JPS58150872A (en) Method and device for testing frequency response of device to input signal
RU2808934C1 (en) Method for determining nonlinear distortions of signals (options)
US3745266A (en) Arrangement for measuring cross talk properties in transmission lines
EP1345102A1 (en) Simultaneous rapid open and closed loop bode plot measurement using a binary pseudo-random sequence
SU578639A1 (en) Device for shaping broad-band random oscillation spectrum
KR960014670B1 (en) Noise figure measurement method in mobile communication (CDMA) receiver including automatic gain control circuit (AGC)
JP7395542B2 (en) Signal generator and its linearity correction method