SU659199A1 - Электродинамический вибратор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технической акустике и может найти применение в качестве источника механических колебаний в стендах дл  виброиспытаний и моделировани .

Известны электродинамические вибраторы , в которых созданием большой жесткости дл  среднего положени  катушки возбудител  и нулевой жесткости дл  моментных значений обеспечиваетс  посто нна  фазо-частотна  характеристика 1.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение - электродинамический вибратор, содержаш,ий магнитопровод с обмоткой подмагничивани , подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, длина которой больше длины воздушного зазора, задаюш,ий генератор, последовательно соединенные сумматор и усилитель, подключенный к подвижной катушке, источник регулируемого напр жени , соединенный через блок сравнени  и блок усреднени  с датчиком положени , и суммируюш,ий усилитель , включенный между блоком сравнени  и сумматором 2.

Однако такие вибраторы имеют непосто нную фазо-амплитудно-частотную характеристику .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей вибратора.

Это достигаетс  тем, что в него введены частотный датчик, два блока перемножени  и блок дифференцировани , причем выход задаюш его генератора подключен к одному входу первого блока перемножени  и через частотный датчик и второй блок перемножени  к его второму входу, выход первого блока перемножени  соединен с сумматором , вход блока дифференцировани  соединен с выходом блока усреднени , а его выход - с входом суммирующего усилител .

На чертеже показана схема электродинамического вибратора.

Электродинамический вибратор содержит магнитопровод 1 с катушкой подмагничивани  2, подключенной к источнику 3 посто нного тока, и подвижн ю катушку 4, имеюш;ую цилиндрическую обмотку 5.

Дл  питани  обмотки 5 используетс  обратна  цень, состо ща  из датчика 6 положени  подвижной катушки 4, блоков усреднени  7, дифференцировани  8, сравнени  9, источника 10 регулируемого напр жени  и суммирующего усилител  11, а также пр ма  цеиь, состо ща  из генератора 12, частотного датчика 13, двух блоков перемножени  14 и 15, сумматора 16 и усилител  17 мощиости. Движение подвижных частей вибратора определ етс  уравнением dx ст F, где т - масса подвижной части; F - электромагнитна  сила, действующа  на подвижную часть; X - координата подвижной части; t - врем . Если электродинамическим вибратором генерируютс  механические колебани  гармонического типа, то координата определ етс  выражением x(t)а sin wt. где -ю - кругова  частота колебаний a&m(. Следовательно, амплитуда -колебаний  вл етс  функцией частоты и с увеличением последней уменьшаетс  по квадратичному закону. А фаза колебаний из-за наличи  блока усреднени  в обратной св зи электродинамического вибратора, т. е. из-за отсутстви  жесткости дл  моментных значений координаты  вл етс  посто нной и передвинутой по отношению возбуждени  на величину  . Чтобы обеспечить посто нную амплитудно-частотную характеристику электродинамического вибратора, электрический сигнал с выхода генератора 12 поступает на вход частотного датчика 13. На выходе последнего образуетс  электрический сигнал, пропорциональный круговой частоте колебаний (0. После возведени  в квадрат блоком перемножени  14 электрический сигнал, уже пропорциональный w, поступает на один вход другого блока перемножени  15. В блоке 15 происходит перемножение электрического сигнала, поступившего пр мо из генератора 12 с электрическим сигналом, пропорциональным со, так что на выходе блока 15 формируетс  сигнал, пропорциональный co asinca. Так как по первому входу сумматора 16 коэффициент передачи равен т, то на вход усилител  17 мощности по пр мой цепи управлени  вибратора поступает сигнал, пропорциональный mw asinco. При питании обмотки 5 электрическим сигналом, пропорциональным mco asincoi, уравнение (2) приобретает вид x(f) тюа sin с«,(3) следовательно амплитуда механических колебаний остаетс  посто нной и при изменении частоты возбуждени . Если электродинамическим вибратором генерируютс  механические колебани  негармонического типа, что может иметь место в случае использовани  его и моделировании , то указанные выше действи  в зависимости от требуемой точности производ тс  с несколькими гармониками. При этом дл  выделени  отдельных гармоник может использоватьс  аналоговый анализатор , который включаетс  перед входами частотных датчиков, число которых, а также число блоков перемножени  зависит от числа выдел емых гармоник. С помощью датчика 6 положени  и блока 7 усреднени  регистрируетс  значение положени  подвижной системы, вокруг которого происход т механические колебани . В электродинамическом вибраторе предусмотрена возможность регулировани  этого положени  с помощью источника 10 регулируемого напр жени . В блоке 9 сравнени  сигнал, пропорциональный действительному положению подвижной части, сравниваетс  с требуемым значением пололсени , задаваемым источником 10, и электрический сигнал, пропорциональный отклонению , через суммирующий усилитель 11, сумматор 16 и усилитель 17 мощности поступает в обмотку 5. Дополнительна  сила, пропорциональна  отклонению, воздействует на подвижную часть так, чтобы поддерживалось заданное значение положени  системы. Использование специального блока усреднени  исключает возможность возникновени  колебаний на низких частотах. Однако характеристика переходного процесса зависит только от демпфировани  подвижной части системы и это демпфирование не может быть сколь угодно малым, так как не затухнут собственные колебани  системы , описываемой уравнением тх F, sign (.0 - х),(4) где PI - сила, обеспечивающа  заданное положение подвижной системы вибратора; Хо - заданное положение; X - фактическое положение. Дл  улучшени  качества переходного процесса в электродинамический вибратор введен блок 8 дифференцировани  усредн ющего сигнала. Тогда уравнение (1) подвижных частей вибратора примет вид тх . Р„ + Р,- sign (х. -х) ,. sign (ЙО,(5) где РП--сила, действующа  по пр мой цепи; р2 - сила, обеспечивающа  желаемое демпфирование. Силы FI и 2 по сравнению с силой /п  вл ютс  малыми и завис т от конкретных динамических и конструктивных параметров самого вибратора. Таким образом, использование блока дифференцировани  усредн ющего сигнала позвол ет улучшить характеристику переходного процесса и уменьшить демпфирование подвижной части системы тем самым повысить линейность фазо-частотной характеристики , а введение частотного датчика и двух блоков перемножени  расшир ет его функциональные возможности, так как позвол ет получить посто нную амплитудно-частотную характеристику без понижени  помехоустойчивости.

Claims (2)

1.За вка № 2300183/10, кл. В 06В 1/04, 1976, по которой прин то решение о выдаче

авторского свидетельства.

2.Авторское свидетельство СССР № 532402, кл. В 06В 1/04, 1975.