Исследование и разработка время-импульсных устройств для анализа частотных характеристик механических конструкций

• Автор: Фомичев, Борис Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 203 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Предварительные замечания.

1.2. Требования к системам частотного анализа.

1.3. Методы и технические средства для определения динамических характеристик сложных механических объектов.

1.4. Вопросы структурного построения вычислителя коэффициентов Фурье.

1.5. Сравнительный анализ принципов формирования врегляиглпульсных последовательностей.

Выводы. Постановка задач исследований.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТР0ЛЖЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫЧИСЛИТЕЛЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ С ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ.
2.1. Предварительные замечания
2.2. Анализ методической погрешности ЕКФ с различными типами времяимпульсных преобразователей
2.3. Анализ методической погрешности ВКФ на основе ВИЛ с учетом влияния погрешности аппроксимации опорных сигналов.
2.4. Исследование способов повышения точности ВКФ
с ВИ преобразователями.
Основные результаты. Выводы.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУР АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОГО АНАЛИЗА
3.1. Предварительные замечания.
3.2. Особенности применения времяимпульсных преобразователей в измерительном канале системы частотного анализа.
3.3. Исследование и разработка функциональных узлов вычислителя коэффициентов Фурье
3.4. Исследование вопросов применения цифровых времяимпульсных преобразователей в гармоническом анализаторе. 4
Основные результаты. Выводы 4Н
ГлаЕа 4. РАЗРАБОТКА ВОПРОСОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КАНАЛА АНАЛИЗАТОРА ФУРЬЕ
4.1. Анализ влияния инструментальной погрешности времяимпульсного множительного устройства на погрешность анализа 4Ь
4.2. Разработка принципиальной схемы времяимпульсного множительного устройства
4.3. Экспериментальные исследования времяимпульсных МУ и вычислительного канала.
4.4. Технические характеристики разработанной аппаратуры и примеры ее промышленного применения
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В подсистеме применен последовательно-параллельный принцип обработки информации, позволяющий вести групповой анализ сигналов датчиков. В подсистему входят: датчики различных типов, нормирующие усилители, коммутаторы и блоки анализа, представляющие собой вычислители коэффициентов Фурье. Подсистема управления обеспечивает автоматизацию эксперимента и выполняет преобразование и накопление информации с целью идентификации обобщенных динамических характеристик конструкции; производит оценку точности экспериментальных данных и представляет их в виде таблиц, графиков; записывает на магнитные накопители для длительного хранения, а также осуществляет управление подсистемами возбуждения и анализа. В зависимости от вида динамических испытаний и типа объекта данная подсистема может быть организована как на базе специализированного процессора, так и с использованием мини-ЭВМ с достаточной оперативной памятью и набора периферийного оборудования. Разнообразие технических средств, входящих в состав измерительного комплекса, обуславливает необходимость выработки системы единых требований к метрологическим и эксплуатационным характеристикам данной аппаратуры. Рассмотрим эти требования на примере генератора гармонического тестового сигнала (подсистема возбуждения) и вычислителя коэффициентов фурье (подсистема анализа), поскольку последние в значительной степени определяют метрологические характеристики измерительного комплекса. Поэтому требование много-канальности аппаратуры диктуется с одной стороны желанием получить максимально достоверную модель объекта, а с другой - стремлением уменьшить стоимость и продолжительность эксперимента. По материалам / - / была составлена сравнительная табл. Задача аппаратного обеспечения многоканального частотного анализа является одной из основных при разработке систем данного типа. Очевидно, что переход от последовательной системы к параллельной путем наращивания необходимого количества вычислительных каналов, дублирующих структуру одноканалъного анализатора, является неоправдаиным в силу избыточности аппаратурных затрат и усложнения организации информационных и управляющих каналов. Поэтому целесообразным представляется включение в подсистему анализа простейших блоков, реализованных с минимальными аппаратурными затратами и обеспечивающих требуемую точность анализа, надежность функционирования и простоту обслуживания. Из табл. Опыт разработки аппаратуры частотного анализа в ЦАГИ им. Н.Е. Таблица 1. Виды испытаний 7Чч‘,ч*>_ Гармон. Импульс Случат датчиков каналов парралл. Натурные испытания воздушно- космических систем. Натурные испытания пассажирских самелетов. В потоке азро динамической Тру5ы. Испытания д. С А У да нет Нет 5 да нет . Отсюда вытекает необходимость выполнения требований компактности и мобильности. Требования к генератору тестового сигнала Частотный диапазон - из практики динамических испытаний следует, что собственные частоты и формы колебаний конструкций лежат в диапазоне от 0. Гц. Дискретность перестройки по частоте - определяется задачами выявления узких структурных резонансов с малыми коэффициентами демпфирования (менее 0. Поясним данную цифру примером. Юг. Б от максимального значения^ оо0 - резонансная частота. При (Ь = 0. ИГ . Коэффициент нелинейных искажений тестового сигнала также влияет на точность анализа, так как неидеальность формы гармонических сигналов приводит к появлению ошибок измерения, вызванных коррелируемостыо спектральных составляющих опорных сигналов и сигнала реакции конструкции. Расчеты показывают / , /,что для обеспечения требуемой точности анализа при отношении сигнал/ помеха ^ I, необходимый коэффициент нелинейных искажений не должен превышать 0. Погрешность анализа - непосредственно определяет точность измерения и составляет 0. Поясним данную цифру также примером. И(]ю)| определится следующим образом / /. При ? Динамический диапазон - наряду с погрешностью анализа этот параметр определяет разрешающую способность по амплитуде. Динамический диапазон измеряемых сигналов может составлять НО и более дБ / /. СГ3 / /.