SU506767A1 - Устройство дл измерени логарифмического декремента затухани механических колебаний - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительным приборам общего назначени  и предназначено дл  измерени  логарифмического декремента затухани  механических колебаний при проведении механических испытаний в машиностроении , строительной технике и в других отрасл х промышленности.

Известные устройства дл  измерени  логарифмического декремента затухани  механических колебаний, содержащие датчик, усилитель , триггер Шмитта, управл ющие триггеры , ключи, разр дное сопротивление, нульорган , генератор импульсов, импульсно-нотенциальную схему совпадени , счетчик и индикационное устройство, имеют малую помехоустойчивость и недостаточную точность.

Дл  повышени  точности измерений помехоустойчивости предлагаемое устройство снабжено токостабилизирующим каскадом, двум  зар дными ключами, двум  накопительными конденсаторами, двум  схемами совпадени , дополнительным триггером и блоком задержки запуска, содержащим два триггера и схему совпадени , счетный вход первого триггера соединен с триггером Шмитта, его выход - с единичным входом второго триггера, выход которого св зан с одним из входов схемы совпадени  блока задержки запуска, другой вход которой соединен с триггером Шмитта, третий ее вход - с управл ющим триггером, причем вход токостабилизирующего каскада св зан с выходом усилител , его выходы через зар дные ключи соединены с накопительными конденсаторами, управл ющие входы зар дных ключей соединены с выходами схем совпадени , одни входы которых св заны с выходами блока задержки запуска непосредственно, а другие - через дополнительный триггер.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  измерени  логарифмического декремента затухани ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит датчик 1, преобразующий механические колебани  детали в электрические , усилитель 2, токостабилизирующий каскад, состо щий из резисторов 3, 4, 5, определ ющих режим работы каскада и транзистора 6, зар дные ключи 7, 8, выполненные на

полевых транзисторах, накопительные конденсаторы 9, 10, разр дный резистор 11, ключ

12.Дл  управлени  ключами 7, 8 служит схема управлени , состо ща  из схем совпадени 

13,14, которые соединены с различными плечами триггера 15, счетный вход которого соединен с блоком задержки, содержащий триггеры 16, 17 и схему совпадени  18. Дл  формировани  сигнала управлени  дл  блока задержки и схемы управлени  ключами служит триггер Шмитта 19. Ключом 12 управл ет триггер 20. Дл  получени  результатов измерени  в цифровой форме служит нуль-орган 21, триггер 22, генератор 23 импульсов, потенциально-импульсна  схема совпадени  24, счетчик 25 импульсов и цифровое индикационное устройство 26.

Перед началом работы схема приводитс  в исходное состо ние, при котором ключи 7, 8 закрыты положительным потенциалом со схем совпадени  13, 14, конденсаторы 9, 10 разр жены , ключ 12 разомкнут, на один из входов схемы совпадени  18 с триггера 20 подан разрешающий потенциал, а на другой с триггера 17 - запрещающий потенциал, на схемы совпадени  13 и 24 поданы запрещающие потенциалы , а на схему совпадени  14 - разрешающий потенциал от триггеров, управл ющих ими, счетчик 25 сброшен в нуль.

При ударном воздействии на исследуемую деталь, с которой соединен датчик 1, на выходе последнего по витс  переменное напр жение или ток с частотой, равной собственной частоте детали, амплитуда которых измен етс  по закону затухани  колебаний в детали. Сигнал с датчика усиливаетс  усилителем 2 (фиг. 2а). Усиленный сигнал подаетс  на токостабилизирующий каскад и триггер Шмитта 19, на выходе последнего формируетс  напр жение пр моугольной формы, частота которого совпадает с частотой исходного напр жени  (фиг. 26).

Дл  исключени  вли ни  переходного процесса , возникающего в момент возбуждени  детали ударом, предусмотрено включение измерительной схемы по истечении двух периодов с момента начала колебаний, что вполне достаточно дл  уменьшени  вли ни  переходного процесса до допустимого уровн .

Необходима  задержка производитс  триггером 16, который опрокидываетс  отрицательным перепадом напр жени  триггера Шмитта 19 и триггера 17, срабатывающего от отрицательного перепада выходного напр жени  триггера 16. Таким образом, триггер 17 дает разрешение на схему совпадени  18 только по истечении двух периодов с начала колебаний (фиг. 2в, г, д, е).

При поступлении разрешающего потенциала с триггера 17 на схему совпадени  18 с выхода последней напр жение, сформированное триггером Шмитта 19, поступает на схемы совпадени  13, 14 и счетный ход триггера 15. Так как на один из входов схемы совпадени  14 подан разрешающий потенциал, то при поступлении на другой ее вход сигнала с триггера Шмитта 19 открываетс  ключ 8. В это же врем  на токостабилизирующий каскад поступает полуволна синусоидального напр жени  с усилием 2 (момент времени ti на фиг. 2). Конденсатор 10 через открытый ключ 8 и транзистор 6 начинает зар жатьс  от источника Е. В течение полупериода конденсатор 10 зар дитс  до напр жени  Ui, пропорционального интегралу за полупериод, а еледовательно , и амплитудному значению этого же напр жени .

Таким образом, измерение максимального значени  напр жени  заменено измерением напр жени , пропорционального интегралу за полунериод, что позвол ет в значительной мере исключить вли ни  различного рода случайных помех и высших гармоник, которые неизбежно сказываютс  в случае измерени  максимального значени  напр жени .

В момент времени t триггер 15 опрокидываетс . Поэтому на схему совпадени  14 подаетс  запрещающий потенциал, а на схему совпадени  13 - разрешающий. Ключ 8 размыкаетс , и конденсатор 10 сохран ет свой зар д. Затем следующим импульсом с триггера Шмитта 19 ключ 7 замыкаетс  и конденсатор 9 в течение следующей полуволны зар жаетс  до напр жени  Uz пропорционального интегралу за второй пол шериод (моменты времени з, 4 на фиг. 2).

В момент времени t отрицательным перепадом импульса с триггера Шмитта 19 триггер 15 опрокидываетс  и подает запрещающий потенциал на схему совпадени  13, а также опрокидывает триггеры 20 и 22. При этом триггер 20 вызывает замыкание ключа 12 и снимает разрешающий потенциал со схемы совпадени  24.

При замыкании ключа 12 конденсатор 10 начинает разр жатьс  через резистор И. В это же врем  через открытую схему совпадени  24 на счетчик 25 с генератора 23 поступают счетные импульсы.

При посто нной времени разр дной цепи т напр жение на конденсаторе 10 сравниваетс  с напр жением на конденсаторе 9 за врем  t.

равное т1п -- .

Uz Логарифмический декремент затухани  d

- In --- пропорционален времени /, в течеt/2

ние которого напр жение Ui становитс  равным f/2.

При равенстве напр жений f/i и 1 на выходе нуль-органа по вл етс  импульс, опрокидывающий триггер 22, подающий запрещающий потенциал на схему совпадени  24 (момент времени /5 на фиг. 2). Количество импульсов , поступивших на счетчик, пропорционально времени , т. е. логарифмическому декременту затухани .

Результат измерени  индицируетс  цифровым индикационным устройством 26.

Напр жение, продолжающее поступать с датчика после процесса измерени , не вызывает повторного зар да накопительных конденсаторов 9 и 10, а также не запускает счетчик импульсов, так как со схемы совпадени  18 сн т разрещающий потенциал, поступающий с триггера 20, установка которого в исходное состо ние, как и других элементов, перед последующим измерением производитс  вручную (момент времени /g на фиг. 2).

Формула иобретени 

Устройство дл  измерени  логарифмического декремента затухани  механических колебаний , содержащее датчик, усилитель, триггер Шмитта, управл ющие триггеры, ключи, разр дное сопротивление, нуль-орган, генератор импульсов, импульсно-потенциальную схему совпадени , счетчик и цифровое индикационное устройство, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности измерени  и помехозащищенности, оно снабжено токостабилизирующим каскадом, двум  зар дными ключами, двум  накопительными конденсаторами , двум  схемами совпадени , дополнительным триггером и блоком задержки запуска , содержащим два триггера и схему совпадени , счетный вход первого триггера соединен с триггером Шмитта, его выход - с единичным входом второго триггера, выход которого св зан с одним из входов схемы совпадени  блока задержки запуска, другой вход которой соединен с триггером Шмитта, третий ее вход - с управл ющим триггером, причем вход токостабилизирующего каскада св зан с выходом усилител , его выходы через зар дные ключи соединены с накопительными конденсаторами, управл ющие входы зар дных ключей соединены с выходами схем совпадени , одни входы которых св заны с выходом блока задержки запуска непосредственно , а другие - через дополнительный триггер .

УС т. „О

Ui. Г .