用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法及負載模擬器的製作方法
2023-05-30 18:02:56
專利名稱：用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法及負載模擬器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測振動控制動態範圍的方法及設備，尤其涉及ー種用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法及負載模擬器。
背景技術：
振動環境存在於航空、航天以及交通運輸等領域。振動環境中，產品經受的寬頻動態加速度，容易激發產品共振，造成產品不能正常工作，嚴重情況下會導致產品損壞。振動試驗用於模擬振動環境，在產品的設計、研製過程中，考核產品的環境適應性，以優化產品設計。中國針對航空、航天以及交通運輸等相關行業制定了強制性的振動試驗要求，相應的，中國對振動試驗系統的需求量也較高。振動控制器是振動試驗的核心控制設備，技術含量高，尤其是高指標的振動控制 器，目前國際上只有DP、SD等少數幾個廠家掌握了核心技術，具備研製能力。近年中國國內也有少數幾家単位具備振動控制器研製能力，但設備的技術指標與國外先進產品相比還有一定的差距，因此高端產品需要依賴進ロ，且價格昂貴。動態範圍是振動控制器的重要指標，體現了控制算法的優劣。JJG 948-1999 「數字式電動振動試驗系統檢定規程」規定振動控制器動態範圍的檢定方法為在適當的量級開展振動控制器自閉環控制，信號輸出端接動態信號分析儀，動態信號分析儀採用海寧窗函數，幅值對數坐標，測量振動控制器所能均衡的動態範圍。在振動控制器檢測過程中發現由於高動態譜與實際的被控對象特性相差較遠，其峰谷較陡，導致採用高動態譜檢測得到的振動控制器指標往往低於實際振動試驗過程中測得的動態範圍，從而導致振動控制器檢定指標低於其實際能力，在試驗設備購置過程中，需要付出更多時間代價和更高資金代價購置超出試驗需求的振動控制器，即便如此，測得的控制動態範圍指標也不能完全反應振動臺工作的真實振動情況，使其檢測誤差較大、實際應用意義較小。
發明內容
本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法及負載模擬器。為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案本發明所述用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，包括以下步驟(I)設計負載模擬器；(2)連接振動控制器、負載模擬器和振動測量系統；(3)檢測振動控制動態範圍。具體地，所述步驟(I)包括以下步驟①確定負載模擬器的動態範圍不小於80dB ；②確定負載模擬器的頻率特性包括依次串聯的ー個微分環節、一個ニ階振蕩環節和ー個陷波器環節，所述負載模擬器的頻率函數滿足以下條件
權利要求
1.一種用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，其特徵在於包括以下步驟(I)設計負載模擬器；(2)連接振動控制器、負載模擬器和振動測量系統；(3)檢測振動控制動態範圍。
2.根據權利要求I所述的用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，其特徵在於所述步驟(I)包括以下步驟 ①確定負載模擬器的動態範圍不小於80dB； ②確定負載模擬器的頻率特性包括依次串聯的ー個微分環節、一個ニ階振蕩環節和一個陷波器環節，所述負載模擬器的頻率函數滿足以下條件
3.根據權利要求I所述的用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，其特徵在於所述步驟(2)的方法為所述負載模擬器的信號輸出端與所述振動控制器的測量信號輸入端連接，所述振動控制器的驅動信號輸出端與所述負載模擬器的信號輸入端連接形成閉環，所述負載模擬器的信號輸入端和信號輸出端分別與所述振動測量系統的測量端連接。
4.根據權利要求I所述的用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，其特徵在於所述步驟(3)的方法為利用所述振動測量系統對採集記錄的負載模擬器輸入譜drv(f)和輸出譜ref (f)按以下公式進行計算得到傳遞函數頻譜Hinv(f)
5.根據權利要求I所述的用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，其特徵在於所述步驟(I)之前還要確定試驗條件，所述試驗為正弦掃頻試驗或隨機振動試驗；所述正弦掃頻試驗的試驗條件為掃頻譜形平直譜；正弦掃頻幅值lg,其中g為9. 8m/s2 ;頻率間隔:0. 5Hz ;掃頻速率loct/min ;通道靈敏度20mv/g ;頻率範圍5Hz 2kHz ;所述隨機振動試驗的試驗條件為功率譜密度譜形平直 譜；功率譜密度幅值0. 01g2/Hz，其中g為9. 8m/s2，其中g為9. 8m/s2 ;功率譜頻率間隔0. 5Hz ;通道靈敏度20mv/g ;頻率範圍5Hz 2kHz。
6.一種如權利要求I所述方法採用的負載模擬器，其特徵在於包括微分電路、ニ階振蕩電路和陷波器，所述微分電路的信號輸入端輸入振動控制器的輸出信號，所述微分電路的信號輸出端與所述ニ階振蕩電路的信號輸入端連接，所述ニ階振蕩電路的信號輸出端與所述陷波器的信號輸入端連接，所述陷波器的信號輸出端輸出測量信號。
7.根據權利要求6所述的負載模擬器，其特徵在於所述微分電路包括第一電阻、第ニ電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一放大器、第二放大器和第三放大器，所述第一電阻的第一端為所述微分電路的信號輸入端，所述第一電阻的第二端分別與第一放大器的負極輸入端、所述第一電容的第一端和所述第三電阻的第一端連接，所述第一放大器的正極輸入端串聯所述第二電阻後接地，所述第一放大器的輸出端分別所述第一電容的第二端、第三電阻的第ニ端和所述第二電容的第一端連接，所述第二電容的第二端分別與第二放大器的負極輸入端和第五電阻的第一端連接，所述第二放大器的正極輸入端與第三電容和第四電阻並聯連接後接地，所述第二放大器的輸出端分別與所述第五電阻的第二端和所述第六電阻的第一端連接，所述第六電阻的第二端分別與所述第三放大器的負極輸入端、所述第四電容的第一端和所述第八電阻的第一端連接，所述第三放大器的正極輸入端與所述第七電阻串聯後接地，所述第三放大器的輸出端分別與所述第四電容的第二端和所述第八電阻的第二端連接，所述第三放大器的輸出端為所述微分電路的信號輸出端。
8.根據權利要求6所述的負載模擬器，其特徵在於所述ニ階振蕩電路包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第五電容、第六電容、第四放大器、第五放大器和第六放大器，所述第九電阻的第一端為所述ニ階振蕩電路的信號輸入端，所述第九電阻的第二端分別與所述第十二電阻的第一端、所述第十五電阻的第一端和所述第四放大器的負極輸入端連接，所述第四放大器的正極輸入端分別與所述第十電阻的第一端和所述第十一電阻的第一端連接，所述第十電阻的第二端接地，所述第四放大器的輸出端分別與所述第十二電阻的第二端和所述第十三電阻的第一端連接，所述第十三電阻的第二端分別與所述第五電容的第一端和所述第五放大器的的負極輸入端連接，所述第五放大器的正極輸入端接地，所述第五放大器的輸出端分別與所述第五電容的第二端、所述第十四電阻的第一端和所述第十一電阻的第二端連接，所述第十四電阻的第ニ端分別與所述第六電容的第一端和所述第六放大器的負極輸入端連接，第六放大器的正極輸入端接地，所述第六放大器的輸出端分別與所述第六電容的第二端和所述第十五電阻的第二端連接，所述第六放大器的輸出端為所述ニ階振蕩電路的信號輸出端。
9.根據權利要求6所述的負載模擬器，其特徵在於所述陷波器包括第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十四電阻、第七電容、第八電容、第七放大器和第八放大器，所述第十六電阻的第一端為所述陷波器的信號輸入端，所述第十六電阻的第二端分別與所述第七電容的第一端、第八電容的第一端和所述第二十二電阻的第一端連接，所述第八電容的第二端分別與所述第七放大器的正極輸入端和所述第十八電阻的第一端連接，所述第十八電阻的第二端接地，所述第七放大器的負極輸入端分別與所述第十七電阻的第一端和所述第十九電阻的第一端連接，所述第十七電阻的第二端接地，所述第十九電阻的第二端分別與所述第二十電阻的第一端、所述第七放大器的輸出端和所述第二十二電阻的第二端連接，所述第二十電阻的第二端分別與所述第二十一電阻的第一端和所述第八放大器的負極輸入端連接，所述第八放大器的正極輸入端分別與所述第二十三電阻的第一端和所述第二十四電阻的第一端連接，所述第二十三電阻的第二端與所述第十六電阻的第一端連接，所述第二十四電阻的第二端接地，所述第八放大器的輸出端與所述第二十一電阻的第二端連接，所述第八放大器的輸出端為所述陷波器的信號輸出端。
全文摘要
本發明公開了一種用負載模擬器檢測振動控制動態範圍的方法，包括以下步驟(1)設計負載模擬器；(2)連接振動控制器、負載模擬器和振動測量系統；(3)檢測振動控制動態範圍。本發明還公開了一種檢測振動控制動態範圍的負載模擬器，包括微分電路、二階振蕩電路和陷波器，所述微分電路的信號輸入端輸入振動控制器的輸出信號，所述微分電路的信號輸出端與所述二階振蕩電路的信號輸入端連接，所述二階振蕩電路的信號輸出端與所述陷波器的信號輸入端連接，所述陷波器的信號輸出端輸出測量信號。採用本發明檢測振動控制動態範圍，能夠模擬振動臺工作的真實振動情況，測得的控制動態範圍指標更具有實際意義，而且本發明操作簡單、調試方便。
文檔編號G05B17/02GK102654754SQ20121011473
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者吳俊 , 宋瓊, 張暉, 牛寶良, 胡紹全, 舒楊, 黎啟勝 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所