RU2729980C1

RU2729980C1 - Method for vibration testing of articles and device for its implementation

Info

Publication number: RU2729980C1
Application number: RU2020107496A
Authority: RU
Inventors: Пётр Иванович Остроменский; Александр Васильевич Волошин; Валерий Григорьевич Эдвабник
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронных приборов"
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-08-13

Abstract

FIELD: test technology.

SUBSTANCE: invention relates to methods of vibration testing and testing equipment and can be used to increase reliability of testing technical items on the effect of broadband random vibration (BRV) in multipoint control on single-component electrodynamic shocks. In the proposed method and device for its implementation, each pair of even number of control points is located in one measuring plane with the working axis of the vibration table on opposite sides of this axis. Not less than two pairs of control points located in two mutually perpendicular planes with an intersection line coinciding with the working axis of the vibration table are used. Instantaneous current values of vibration accelerations of each pair of vibration transducers at two control points in one measuring plane are summed up using setting factors of weight coefficients and adders of instantaneous current values. As a result of two pairs of control points, two dependencies of instantaneous current values of vibration acceleration on time, in which systematic errors are eliminated, caused by parasitic angular vibrations of movable part of vibration test bench with test article fixed on it. Said relationships as time functions are fed to inputs of vibration test system controller, at output of which feedback signal is received.

EFFECT: technical result is higher reliability of reproducing BRV.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области способов виброиспытаний и испытательной техники, используемых для воспроизведения широкополосной случайной вибрации (ШСВ) с многоточечным управлением режимами виброиспытаний в диапазоне частот до 2000 Гц и более.The invention relates to the field of vibration testing methods and testing equipment used to reproduce broadband random vibration (SHSV) with multi-point control of vibration test modes in the frequency range up to 2000 Hz and more.

Такие способы и устройства широко используют при виброиспытаниях на однокомпонентных электродинамических вибростендах многорезонансных изделий, жестко закрепленных с помощью переходного приспособления в определенном положении на столе подвижной части вибростенда. К многорезонансным изделиям, в частности, относятся сложная бортовая аппаратура и приборы, которые имеют не менее трех-четырех резонансов в рабочем диапазоне частот.Such methods and devices are widely used in vibration tests on single-component electrodynamic vibration stands for multi-resonant products rigidly fixed with a transition device in a certain position on the table of the moving part of the vibration table. Multi-resonance products, in particular, include complex on-board equipment and devices that have at least three to four resonances in the operating frequency range.

При многоточечном управлении воспроизведением ШСВ на электродинамическом вибростенде сигнал обратной связи формируется в воображаемой контрольной точке по сигналам с нескольких реальных контрольных точек, которые, как правило, выбирают на переходном приспособлении вблизи мест крепления испытуемого изделия.With multi-point control of the reproduction of the SHSV on the electrodynamic vibration stand, the feedback signal is formed at an imaginary control point according to signals from several real control points, which, as a rule, are selected on the adapter near the attachment points of the tested product.

В реальных контрольных точках установлены однокомпонентные пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи (ВИП), которые измеряют виброускорения в этих точках как функции времени в направлении рабочей оси вибростенда.In real control points, one-component piezoelectric vibration measuring transducers (VIPs) are installed, which measure vibration accelerations at these points as a function of time in the direction of the working axis of the shaker.

Режимы ШСВ задают и используют при воспроизведении на вибростендах в виде зависимостей частотных составляющих спектральной плотности ускорения (мощности) от частоты (спектров СПУ).ShSV modes are set and used during reproduction on vibration stands in the form of dependences of frequency components of the spectral density of acceleration (power) on frequency (spectra of the SPU).

Для перехода к спектру СПУ виброускорение как случайную функцию времени представляют в виде суммы гармонических составляющих со случайными амплитудами, которые при формировании спектра СПУ переводят в аналогичные частотные составляющие этого спектра, уровни которых приближенно равны отношению квадрата среднеквадратичного значения виброускорения в узкой полосе частот к ширине этой полосы (Глудкин О.П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС - М.: Высшая школа, 1991. С. 108; ГОСТ 31419-2010, п. 3.14).For the transition to the spectrum of the SPC, vibration acceleration as a random function of time is represented as a sum of harmonic components with random amplitudes, which, when the spectrum of the SPC is formed, are converted into similar frequency components of this spectrum, the levels of which are approximately equal to the ratio of the square of the root-mean-square value of vibration acceleration in a narrow frequency band to the width of this band (Gludkin O.P. Methods and devices for testing RES and EVS - M .: Higher school, 1991. S. 108; GOST 31419-2010, p. 3.14).

В дальнейшем спектр СПУ, найденный по зависимости виброускорения от времени в одной реальной контрольной точке, будем называть канальным спектром СПУ. При усреднении частотных составляющих различных спектров СПУ в одних и тех же узких полосах частот получают усредненный спектр СПУ, характеризующий ШСВ в воображаемой контрольной точке.In what follows, the spectrum of the RVC, found from the dependence of vibration acceleration on time at one real control point, will be called the channel spectrum of the RVC. By averaging the frequency components of different spectra of the SPC in the same narrow frequency bands, an averaged spectrum of the SPC is obtained, which characterizes the SNR at an imaginary control point.

При виброиспытаниях изделие подвергается случайной вибрации в составе механической колебательной системы «подвижная часть вибростенда - переходное приспособление - испытуемое изделие» (система ВПИ) на упругом подвесе вибростенда.During vibration tests, the product is subjected to random vibration as part of the mechanical vibrating system "movable part of the shaker - adapter - test product" (VPI system) on the elastic suspension of the shaker.

В идеальном случае в системе ВПИ места крепления изделия на приспособлении и контрольные точки возле них должны совершать одинаковые (синфазные) прямолинейные случайные колебания параллельно рабочей оси вибростенда (рабочие вибрации).In the ideal case, in the VPI system, the attachment points of the product on the device and the control points near them should perform the same (in-phase) rectilinear random vibrations parallel to the working axis of the shaker (working vibrations).

В реальных условиях при виброиспытаниях сложных многорезонансных изделий в некоторых поддиапазонах рабочего диапазона частот возбуждаются интенсивные пространственные случайные вибрации системы ВПИ, поэтому через узлы крепления изделиям передаются существенно различные по уровням и направлению вибрационные воздействия. В результате одни части изделий значительно переиспытываются, а другие недоиспытываются в рабочем направлении. Кроме того, испытуемые изделия в составе системы ВПИ подвергаются интенсивным паразитным поперечным вибрациям.In real conditions, during vibration tests of complex multi-resonant products in some sub-bands of the operating frequency range, intense spatial random vibrations of the VPI system are excited, therefore, vibration effects that are significantly different in levels and direction are transmitted to the products through the attachment points. As a result, some parts of the products are significantly re-tested, while others are under-tested in the working direction. In addition, the test items as part of the VPI system are subjected to intense parasitic transverse vibrations.

Для уменьшения динамических искажений испытательных режимов ШСВ (неравномерности распределения СПУ в реальных контрольных точках в рабочем направлении и уровней паразитных поперечных вибраций испытуемых изделий) используют два способа (стратегии) многоточечного управления по среднему значению сигналов, измеренных в нескольких реальных контрольных точках без коррекции и с коррекцией с помощью весовых коэффициентов.To reduce the dynamic distortions of the test modes of ShSV (non-uniformity of the distribution of the SPU in real control points in the working direction and the levels of parasitic transverse vibrations of the tested products), two methods (strategies) of multipoint control are used by the average value of signals measured at several real control points without correction and with correction using weighting factors.

Далее будем рассматривать второй, более общий способ управления воспроизведением ШСВ со среднеарифметическим усреднением сигналов, измеряемых в выбранных контрольных точках, с учетом весовых коэффициентов. Первый способ является, по существу, частным случаем второго способа, если принять все весовые коэффициенты одинаковыми.Next, we will consider a second, more general method for controlling the reproduction of the WSS with the arithmetic mean of the signals measured at the selected control points, taking into account the weight coefficients. The first method is, in essence, a special case of the second method, if all weight coefficients are assumed to be the same.

Аналогом предполагаемого изобретения является способ виброиспытаний на ШСВ и устройство для его осуществления, приведенные в работе (Черепов В.Ф., Веселов Ю.В., Сумароков В.В. и др. Опыт разработки аппаратуры для автоматизации испытаний на механические воздействия. ЛДНТП, 1982. С. 12-24).An analogue of the proposed invention is the method of vibration testing on the ShSV and the device for its implementation, given in the work (Cherepov V.F., Veselov Yu.V., Sumarokov V.V. and others. Experience in the development of equipment for automating tests for mechanical stress. LDNTP, 1982.S. 12-24).

Способ-аналог многоточечного управления ШСВ в режиме усреднения с коррекцией реализуется с использованием от двух до восьми выбранных реальных контрольных точек. О расположении этих точек имеются только общие указания о том, что их нужно размещать вблизи точек крепления испытуемых изделий.A method analogous to the multipoint control of the ShSV in the averaging mode with correction is implemented using from two to eight selected real control points. On the location of these points, there are only general indications that they should be located near the attachment points of the test products.

В способе-аналоге сигналы о виброускорениях как функциях времени в выбранных контрольных точках передают с заданной очередностью в течение определенного цикла коммутации. При этом в течение одного цикла коммутации с одной и той же контрольной точки сигнал может быть передан многократно. Количество тактов передачи указанного сигнала в течение одного цикла коммутации определяет вес этого сигнала в контрольной точке.In the analogous method, signals about vibration accelerations as functions of time at selected control points are transmitted with a predetermined sequence during a certain switching cycle. In this case, during one switching cycle, a signal can be transmitted multiple times from the same control point. The number of clock cycles of the specified signal during one switching cycle determines the weight of this signal at the reference point.

Коммутацию сигналов производят в режиме последовательного опроса. Сигнал с каждой контрольной точки, переданный с выхода коммутатора в вычислительный комплекс, фильтруют, ограничивая частотный диапазон.The signals are switched in the sequential polling mode. The signal from each control point, transmitted from the switch output to the computing complex, is filtered, limiting the frequency range.

После фильтрации сигналы о виброускорении как функции времени в каждой контрольной точке оцифровывают и с помощью известного программного обеспечения (см. например, пакет программного обеспечения VisProbeSL, ООО «Висом», www.visom.ru) из них последовательно формируют канальные спектры СПУ, соответствующие выбранным контрольным точкам. Из этих спектров СПУ после их среднеарифметического усреднения с коррекцией получают один усредненный спектр СПУ в воображаемой контрольной точке, который используют как сигнал обратной связи.After filtering, the vibration acceleration signals as a function of time at each control point are digitized and using known software (see, for example, the VisProbeSL software package, Visom LLC, www.visom.ru), the channel spectra of the SPU corresponding to the selected control points. From these RTS spectra, after their arithmetic mean with correction, one averaged RTS spectrum at an imaginary control point is obtained, which is used as a feedback signal.

На основе усредненного спектра СПУ и заданного в соответствии с программой испытаний опорного спектра СПУ, с помощью известного программного обеспечения синтезируют управляющий спектр СПУ. Затем этот спектр СПУ преобразуют в случайный аналоговый сигнал управления, поступающий после усиления в подвижную катушку вибростенда, в которой возбуждается ШСВ.On the basis of the averaged spectrum of the SPC and the reference spectrum of the SPC specified in accordance with the test program, the control spectrum of the SPC is synthesized using known software. Then this spectrum of the RVC is converted into a random analog control signal, which, after amplification, is fed into the moving coil of the shaker, in which the SHSV is excited.

Описанный способ-аналог реализуется в устройстве-аналоге (Черепов В.Ф., и др. Опыт разработки аппаратуры…), состоящем из универсального вычислительного комплекса УВК-ШСВ, к внешнему входу которого подключен селектор сигнала управления с режимом усреднения.The described analog method is implemented in an analog device (Cherepov V.F., et al. Experience in the development of equipment ...), consisting of a universal computing complex UVK-ShSV, to the external input of which a control signal selector with averaging mode is connected.

Селектор позволяет проводить управление воспроизведением ШСВ с использованием от двух до восьми ВИП, установленных в выбранных контрольных точках. Эти ВИП подключены к входам коммутатора, входящего в состав селектора сигнала управления. Коммутатор включен в режим последовательного опроса ВИП. Веса сигналов ВИП устанавливают на программном переключателе селектора.The selector allows you to control the playback of SHSV using from two to eight VIPs set at the selected control points. These VIPs are connected to the inputs of the switch included in the control signal selector. The switch is included in the VIP serial polling mode. The weights of the VIP signals are set on the selector program switch.

Выход коммутатора подключен к входу управляющего вычислительного комплекса УВК-ШСВ, содержащего последовательно соединенные согласующий усилитель, фильтры, выделяющие рабочий диапазон частот, аналого-цифровой преобразователь, цифровой анализатор спектра с усреднителем спектров, центральный процессор и процессор обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ).The output of the switch is connected to the input of the control computer complex UVK-ShSV, which contains a series-connected matching amplifier, filters that select the operating frequency range, an analog-to-digital converter, a digital spectrum analyzer with a spectrum averager, a central processor and an inverse fast Fourier transform (IFFT) processor.

К центральному процессору подключено устройство ввода-вывода, выполняющее при вводе роль задающего генератора ШСВ для формирования опорного спектра СПУ. На основе усредненного и опорного спектров СПУ в центральном процессоре синтезируют управляющий спектр СПУ.An input-output device is connected to the central processor, which, when inputting, plays the role of a master oscillator SHSV for forming the reference spectrum of the SPU. On the basis of the averaged and reference SPC spectra, the control spectrum of the SPC is synthesized in the central processor.

К выходу центрального процессора присоединен процессор ОБПФ и цифроаналоговый преобразователь, преобразующие управляющий спектр СПУ в соответствующий аналоговый сигнал, который через внешний выход УВК-ШСВ подают после усиления в подвижную катушку вибростенда, где и возбуждается ШСВ.An OBPF processor and a digital-to-analog converter are connected to the output of the central processor, converting the control spectrum of the SPU into a corresponding analog signal, which is fed through the external output of the UVK-ShSV after amplification to the moving coil of the shaker, where the SHSV is excited.

Основные недостатки способа-аналога заключаются в следующем:The main disadvantages of the analogue method are as follows:

1. Отсутствуют конкретные предложения о выборе местоположения контрольных точек и числовых значений весовых коэффициентов сигналов в этих точках, которые позволяют обеспечить наименьшие искажения заданных режимов ШСВ при их воспроизведении.1. There are no specific proposals on the choice of the location of the control points and the numerical values of the weighting coefficients of the signals at these points, which make it possible to ensure the least distortion of the specified modes of the WSS during their reproduction.

2. Использована последовательная схема цифрового преобразования виброускорений в канальные спектры СПУ с последующим усреднением указанных спектров. Это позволяет сократить материальные затраты при реализации схемы, но при этом существенно возрастает время задержки формирования сигнала в цепи управления, что приводит к значительному различию между наблюдаемыми и истинными спектрами СПУ и в конечном счете к существенному ухудшению воспроизводимости ШСВ (ГОСТ 30630.1.9-2015, п. 4.1, 4.3).2. A sequential scheme of digital conversion of vibration accelerations into channel spectra of the SPU was used with the subsequent averaging of these spectra. This allows you to reduce material costs when implementing the circuit, but at the same time, the delay time for signal formation in the control circuit significantly increases, which leads to a significant difference between the observed and true spectra of the SPC and, ultimately, to a significant deterioration in the reproducibility of the ShSV (GOST 30630.1.9-2015, Sec. 4.1, 4.3).

3. В отдельных частотных поддиапазонах рабочего диапазона частот возникают существенные динамические искажения режимов ШСВ (неравномерность распределения уровней вибрации в контрольных точках и уровни паразитных поперечных вибраций изделий) из-за паразитных угловых колебаний системы ВПИ.3. In individual frequency subranges of the operating frequency range, significant dynamic distortions of the SHSV modes appear (uneven distribution of vibration levels at control points and levels of parasitic transverse vibrations of products) due to parasitic angular oscillations of the VPI system.

Динамические искажения режимов воспроизведения ШСВ при виброиспытаниях сложных многорезонансных изделий могут составлять сотни процентов. Например, при виброиспытаниях многорезонансных изделий с массой более 10 кг и габаритами в каждом измерении от 200 до 500 мм уровни спектральной плотности ускорений (СПУ) в рабочем направлении в различных контрольных точках могут различаться в четыре раза (±6 дБ) относительно заданного уровня. Паразитные поперечные вибрации могут превышать рабочие вибрации почти в три раза (до 5 дБ) (табл. 1 ГОСТ РВ 20.57.305-98).Dynamic distortions of SHSV playback modes during vibration testing of complex multi-resonant products can be hundreds of percent. For example, during vibration testing of multi-resonance products with a mass of more than 10 kg and dimensions in each dimension from 200 to 500 mm, the levels of spectral density of accelerations (SPD) in the working direction at different control points can differ four times (± 6 dB) relative to the given level. Parasitic transverse vibrations can exceed operating vibrations by almost three times (up to 5 dB) (Table 1 GOST RV 20.57.305-98).

Одной из основных причин больших динамических искажений режимов ШСВ при многоточечном управлении их воспроизведением является пространственная неустойчивость управляемых прямолинейных (рабочих) вибраций системы ВПИ.One of the main reasons for the large dynamic distortions of the SHSV modes with multi-point control of their reproduction is the spatial instability of controlled rectilinear (working) vibrations of the VPI system.

Система ВПИ с точки зрения динамики в рабочем диапазоне частот, обычно 10-2000 Гц, представляет собой колебательную систему с несколькими степенями свободы в виде составного несущего тела на упругом осесимметричном подвесе, содержащего внутри колеблющиеся элементы (осцилляторы). Центры масс системы ВПИ в целом и ее составных частей лежат выше центра жесткости упругого подвеса.From the point of view of dynamics in the operating frequency range, usually 10-2000 Hz, the VPI system is an oscillatory system with several degrees of freedom in the form of a composite supporting body on an elastic axisymmetric suspension, containing oscillating elements (oscillators) inside. The centers of mass of the VPI system as a whole and its constituent parts lie above the center of stiffness of the elastic suspension.

В указанных колебательных системах при возбуждении прямолинейных колебаний по одной из обобщенных координат возникают пространственные колебания вследствие перераспределения («перекачки») части энергии колебаний по другим координатам из-за инерционных связей между различными кинематически независимыми движениями системы, соответствующими этим координатам.In these oscillatory systems, when rectilinear oscillations are excited along one of the generalized coordinates, spatial oscillations arise due to the redistribution ("pumping") of a part of the oscillation energy along other coordinates due to inertial connections between various kinematically independent motions of the system corresponding to these coordinates.

Система ВПИ, как колебательная система, кроме управляемых прямолинейных рабочих вибраций в некоторых частотных поддиапазонах совершает интенсивные паразитные угловые (маятниковые) колебания в двух взаимно ортогональных плоскостях. Такие частотные поддиапазоны для краткости будем называть резонансными.The VPI system, as an oscillatory system, in addition to controlled rectilinear operating vibrations in some frequency subbands, performs intense parasitic angular (pendulum) vibrations in two mutually orthogonal planes. For brevity, such frequency sub-bands will be called resonant.

Для испытуемых изделий с приспособлениями, имеющих суммарную массу одного порядка с массой подвижной части вибростенда, резонансные частотные поддиапазоны обычно лежат выше 200 Гц. При этом максимальные угловые амплитуды паразитных угловых колебаний системы ВПИ составляют менее одной десятой доли градуса, что позволяет рассматривать пространственные колебания системы ВПИ в линейном приближении. Паразитные угловые (поперечные) колебания достигают максимумов в областях резонансов элементов (осцилляторов) внутри системы ВПИ, резонансных угловых колебаний составных частей системы ВПИ относительно центра жесткости упругого подвеса вибростенда или центров жесткости, расположенных в затянутых стыках системы ВПИ (Остроменский П.И. Анализ причин поперечных колебаний при виброиспытаниях аппаратуры на электродинамических стендах // Проблемы машиностроения. Респ. межвед. сборник, Киев: Наукова думка, 1982. Вып. 15. С. 39-43).For tested products with fixtures having a total mass of the same order of magnitude with the mass of the moving part of the shaker, the resonant frequency subranges usually lie above 200 Hz. In this case, the maximum angular amplitudes of parasitic angular oscillations of the VPI system are less than one tenth of a degree, which allows us to consider the spatial oscillations of the VPI system in a linear approximation. Parasitic angular (transverse) oscillations reach maxima in the areas of resonances of elements (oscillators) inside the VPI system, resonant angular vibrations of the VPI system components relative to the center of stiffness of the elastic suspension of the vibration stand or centers of stiffness located in the tightened joints of the VPI system (Ostromensky P.I. transverse vibrations during vibration testing of equipment on electrodynamic stands // Problems of mechanical engineering. Rep. interdepartmental collection, Kiev: Naukova Dumka, 1982. Issue 15, pp. 39-43).

Искажения режимов воспроизведения ШСВ в системе ВПИ и устройство, позволяющее устранить эти искажения, иллюстрируются на фиг. 1 и 2.Distortions of WSS playback modes in the VPI system and a device for eliminating these distortions are illustrated in FIG. 1 and 2.

На фиг. 1 приведена конструктивная и расчетная схема системы ВПИ, позволяющая в наглядной форме разобраться с причинами искажений режимов ШСВ и раскрыть сущность предлагаемого способа устранения указанных искажений. На фиг. 2 показана функциональная схема устройства, позволяющая осуществить предлагаемый способ виброиспытаний.FIG. 1 shows the design and design diagram of the VPI system, which makes it possible to understand in a visual form the reasons for the distortions of the SHSV modes and reveal the essence of the proposed method for eliminating these distortions. FIG. 2 shows a functional diagram of the device, which allows the proposed method of vibration testing.

На схеме (фиг. 1) показаны однокомпонентные ВИП 1 и 2, установленные в контрольных точках 1 и 2. Измерительные оси ВИП 1 и 2 параллельны рабочей оси вибростенда и лежат в одной плоскости с этой осью. Плоскость, в которой расположены две контрольные точки вместе с рабочей осью вибростенда, но по разные стороны от этой оси, будем далее называть для краткости измерительной.The diagram (Fig. 1) shows one-component VPS 1 and 2, installed at control points 1 and 2. Measuring axes of VPS 1 and 2 are parallel to the working axis of the shaker and lie in the same plane with this axis. The plane in which the two control points are located together with the working axis of the shaker, but on opposite sides of this axis, will be called for brevity the measuring plane.

Система ВПИ включает в себя переходное приспособление 5 с закрепленным в нем испытуемым изделием 6 и подвижную часть вибростенда 7. Все указанные составные части системы ВПИ неподвижно скреплены между собой. При этом подвижная часть вибростенда 7 соединена с его неподвижной частью с помощью упругого подвеса, условно показанного на схеме с помощью пружинных элементов. Центр жесткости упругого подвеса (точка О) расположен ниже центра масс системы ВПИ.The VPI system includes a transition device 5 with a test item 6 fixed in it and a movable part of a shaker 7. All these components of the VPI system are fixedly fastened to each other. In this case, the movable part of the shaker 7 is connected to its stationary part by means of an elastic suspension, conventionally shown in the diagram by means of spring elements. The center of stiffness of the elastic suspension (point O) is located below the center of mass of the VPI system.

При воспроизведении случайной вибрации на выходе каждого ВИП получают одну реализацию - неслучайную функцию времени (Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения - М: Высш. шк., 2000, с. 13, текст около рис. 1.1.1). Указанная функция времени представляет собой общее виброускорение, измеряемое однокомпонентным ВИП в i-ой реальной контрольной точке в рабочем направлении при наличии паразитных угловых вибраций системы ВПИ. Это виброускорение можно представить в виде алгебраической суммы двух компонент (см. фиг. 1):When reproducing a random vibration at the output of each VIP, one implementation is obtained - a non-random function of time (Ventzel E.S., Ovcharov L.A. The theory of random processes and its engineering applications - M: Higher school, 2000, p. 13, text about fig. 1.1.1). The specified function of time is the total vibration acceleration measured by a one-component VIP at the i-th real control point in the working direction in the presence of parasitic angular vibrations of the VPI system. This vibration acceleration can be represented as an algebraic sum of two components (see Fig. 1):

где a _i(t) - общее виброускорение, измеряемое ВИП в i-й контрольной точке в рабочем направлении, параллельном рабочей оси вибростенда, вдоль которой действует вибровозбуждающая сила;where a _i (t) is the total vibration acceleration measured by the VPS at the i-th control point in the working direction parallel to the working axis of the vibrating table along which the vibration excitation force acts;

- рабочее виброускорение, соответствующее управляемой прямолинейной вибрации всех точек системы ВПИ, как абсолютно твердого тела, вдоль рабочей оси вибростенда;

- working vibration acceleration corresponding to a controlled rectilinear vibration of all points of the VPI system, as an absolutely rigid body, along the working axis of the vibration table;

- проекция на измерительную ось ВИП касательного ускорения

в i-й контрольной точке, вызванного паразитными угловыми колебаниями системы ВПИ (скрытая систематическая ошибка измерения рабочего виброускорения); α_i - острый угол между линией действия вектора касательного ускорения

и измерительной осью ВИП, параллельной рабочей оси вибростенда.

- projection on the measuring axis of the VIP of tangential acceleration

at the i-th control point, caused by parasitic angular oscillations of the VPI system (latent systematic error in measuring the working vibration acceleration); α _i - acute angle between the line of action of the vector of tangential acceleration

and the measuring axis of the VIP, parallel to the working axis of the shaker.

Проекции касательных виброускорений на измерительные оси ВИП (a _pτi) в противолежащих контрольных точках 1 и 2, расположенных в одной измерительной плоскости (скрытые систематические ошибки измерения рабочего виброускорения а _р), всегда имеют противоположные знаки и различные модули, если они расположены на разных расстояниях от рабочей оси вибростенда (+а _рτ1, - а _рτ2). Паразитные поперечные виброускорения, измеренные в i-й контрольной точке в направлении, ортогональном рабочему направлению, будут равны a _τi(t) sin а ₁=a _пτi.The projections of tangential vibration accelerations on the measuring axes of the VIP ( a _pτi ) at opposite control points 1 and 2 located in the same measuring plane (latent systematic errors in measuring the operating vibration acceleration a _p ) always have opposite signs and different modules if they are located at different distances from the working axis of the shaker (+ a _pτ1 , - a _pτ2 ). The parasitic transverse vibration accelerations measured at the i-th control point in the direction orthogonal to the working direction will be equal to a _τi (t) sin a ₁ = a _пτi .

Указанные зависимости вытекают из физических кинематических закономерностей, которые справедливы при пространственных колебаниях абсолютно твердых тел в двух взаимно ортогональных направлениях.The indicated dependences follow from physical kinematic regularities, which are valid for spatial vibrations of absolutely rigid bodies in two mutually orthogonal directions.

При упругих колебаниях контура крепления испытуемого изделия на приспособлении в системе ВПИ зависимость (1) справедлива для движения всех точек контура как абсолютно твердого тела. При этом могут появиться дополнительные систематические ошибки, связанные с относительными упругими колебаниями контура крепления испытуемого изделия в составе системы ВПИ (Остроменский П.И. Вибрационные испытания радиоаппаратуры и приборов. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1992, с. 138-150).With elastic vibrations of the contour of fastening of the test item to the fixture in the VPI system, dependence (1) is valid for the movement of all points of the contour as an absolutely rigid body. In this case, additional systematic errors may appear associated with the relative elastic vibrations of the fastening contour of the test item as part of the VPI system (Ostromensky PI Vibration testing of radio equipment and instruments. - Novosibirsk: Novosibirsk University Press, 1992, p. 138 -150).

Основной недостаток способа-аналога многоточечного управления ШСВ заключается в том, что при формировании канальных спектров СПУ используют исходные сигналы ВИП, содержащие скрытые систематические ошибки (a _pτi), вызванные паразитными угловыми колебаниями испытуемого изделия в составе системы ВПИ. Эти ошибки переходят в канальные спектры СПУ и не устраняются при усреднении указанных спектров СПУ.The main disadvantage of the method-analogue of the multi-point control of the SHSV is that when forming the channel spectra of the SPU, the initial VIP signals are used, containing hidden systematic errors ( a _pτi ) caused by parasitic angular oscillations of the tested product as part of the VPI system. These errors are transferred to the channel spectra of the SPC and are not eliminated by averaging the indicated spectra of the SPC.

В результате управление воспроизведением ШСВ ведется по смеси полезного сигнала (а _р), соответствующего управляемой прямолинейной (рабочей) вибрации и паразитному сигналу (a _pτi), возникающему из-за угловых колебаний системы ВПИ, что и приводит к существенным искажениям заданных режимов виброиспытаний в отдельных резонансных поддиапазонах частот, где доминируют паразитные угловые колебания системы ВПИ.As a result, the control over the playback of the SHSV is carried out according to the mixture of the useful signal ( a _p ) corresponding to the controlled rectilinear (working) vibration and the parasitic signal ( a _pτi ) arising from the angular vibrations of the VPI system, which leads to significant distortions of the specified vibration test modes in individual resonant frequency sub-bands, where parasitic angular oscillations of the VPI system dominate.

Основной недостаток устройства-аналога заключается в том, что отсутствуют специальные устройства для исключения искажений режимов ШСВ, вызванных паразитными угловыми колебаниями системы ШСВ.The main disadvantage of the analog device is that there are no special devices to eliminate distortions of the ShSV modes caused by parasitic angular oscillations of the ShSV system.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого способа виброиспытаний изделий является способ (стратегия) многоточечного управления воспроизведением ШСВ с использованием усреднения с коррекцией сигналов, полученных с выбранных контрольных точек (ГОСТ 31419-2010 (п.5.3.1.2) и ГОСТ 30630.1.9-2015 (п.5.1,5.3, п.8)).The closest analogue (prototype) of the proposed method for vibration testing of products is a method (strategy) for multi-point control of SHSV playback using averaging with correction of signals received from selected control points (GOST 31419-2010 (clause 5.3.1.2) and GOST 30630.1.9-2015 ( p.5.1.5.3, p.8)).

О расположении указанных точек имеются только общие указания о том, что положение этих точек должно быть определено в соответствующей нормативной документации. Со всех выбранных контрольных (проверочных) точек снимают одновременно зависимости общих виброускорений (1) от времени, которые оцифровывают и затем вычисляют с помощью известного программного обеспечения канальные спектры СПУ.On the location of the indicated points, there are only general instructions that the position of these points should be determined in the corresponding regulatory documentation. From all the selected control (check) points, the dependences of the total vibration accelerations (1) on time are simultaneously removed, which are digitized and then calculated using the known software channel spectra of the SPU.

По канальным спектрам СПУ формируют также вычислением усредненный спектр СПУ с учетом весовых коэффициентов. На основе этого спектра СПУ как сигнала обратной связи и заданного (опорного) спектра СПУ, соответствующего программе виброиспытаний, синтезируют с помощью известного программного обеспечения управляющий спектр СПУ, который преобразуют в аналоговый сигнал управления, передаваемый после усиления в подвижную катушку вибростенда.According to the channel spectra of the SPC, the averaged spectrum of the SPC is also formed by calculating, taking into account the weighting factors. Based on this spectrum of the SPU as a feedback signal and a given (reference) spectrum of the SPU corresponding to the vibration test program, the control spectrum of the SPU is synthesized using known software, which is converted into an analog control signal, which is transmitted after amplification to the moving coil of the shaker.

Скрытые систематические ошибки, входящие в состав общих виброускорений (1) и преобразованные в частотную форму в канальных спектрах СПУ, переходят из этих спектров в усредненный спектр СПУ и затем в аналоговый сигнал управления, где указанные систематические ошибки резко возрастают в резонансных частотных поддиапазонах, что приводит к существенным динамическим искажениям программных режимов ШСВ.Latent systematic errors, which are part of the general vibration accelerations (1) and converted into a frequency form in the channel spectra of the SPC, pass from these spectra into the averaged spectrum of the SPC and then into the analog control signal, where these systematic errors increase sharply in the resonant frequency subbands, which leads to to significant dynamic distortions of ShSV program modes.

Таким образом, основной недостаток способа-прототипа заключается в том, что при формировании сигнала обратной связи в способе-прототипе используют исходные сигналы, не освобожденные от скрытых систематических ошибок (a _pτi), вызванных паразитными угловыми колебаниями испытуемого изделия в составе системы ВПИ.Thus, the main disadvantage of the prototype method is that when generating a feedback signal in the prototype method, initial signals are used that are not free from latent systematic errors ( a _pτi ) caused by parasitic angular oscillations of the test item as part of the VPI system.

В резонансных поддиапазонах рабочего диапазона частот скрытые систематические ошибки (а _рτi) резко возрастают не только за счет резонансов в системе ВПИ, но и дополнительно за счет возведения в квадрат указанных ошибок, входящих в общие виброускорения (1), при вычислении частотных составляющих в канальных спектрах СПУ.In the resonant subranges of the operating frequency range, the latent systematic errors ( а _рτi ) increase sharply not only due to resonances in the VPI system, but also additionally due to the squaring of the indicated errors included in the general vibration accelerations (1), when calculating the frequency components in the channel spectra SPU.

Для осуществления способа-прототипа используют вибрационную установку с цифровой многоточечной системой управления воспроизведением случайной вибрации (ГОСТ 30630.1.9-2015, п. 8, рис. 4).To implement the prototype method, a vibration setup with a digital multi-point control system for reproducing random vibration is used (GOST 30630.1.9-2015, p. 8, Fig. 4).

Вибрационная установка включает в себя вибростенд, усилитель мощности, цифровую систему управления воспроизведением случайной вибрации, содержащую контроллер, соединенный с управляющим персональным компьютером (ПК) и монитором.The vibration apparatus includes a shaker, a power amplifier, a digital random vibration reproduction control system containing a controller connected to a control personal computer (PC) and a monitor.

Испытуемое изделие с помощью переходного приспособления закреплено на столе подвижной части вибростенда. На приспособлении в контрольных точках закреплены пьезоэлектрические вибропреобразователи (ВИП), подключенные к измерительным входам контроллера. Управляющий выход контроллера подключен через усилитель мощности к подвижной катушке, жестко соединенной с подвижной частью вибростенда. Контур автоматического управления воспроизведением ШСВ с использованием обратной связи включает в себя контроллер с ПК, усилитель мощности с вибростендом и ВИП в контрольных точках.The tested product is fixed on the table of the moving part of the shaker with a transition device. Piezoelectric vibration transducers (VIP), connected to the controller's measuring inputs, are fixed on the device at the control points. The control output of the controller is connected through a power amplifier to a moving coil rigidly connected to the moving part of the shaker. The loop for automatic control of SHSV playback using feedback includes a controller with a PC, a power amplifier with a vibration stand, and a VIP at control points.

Устройство-прототип работает следующим образом. Заданный (опорный) спектр СПУ, соответствующий программе виброиспытаний, формируют в ПК с визуализацией на мониторе и передают в контроллер. При возбуждении ШСВ на измерительные входы контроллера с ВИП, установленных в реальных контрольных точках, поступают сигналы, соответствующие мгновенным значениям общих виброускорений (1) в указанных точках и содержащие скрытые систематические ошибки из-за паразитных угловых колебаний системы ВПИ.The prototype device works as follows. The specified (reference) spectrum of the SPU, corresponding to the vibration test program, is formed in the PC with visualization on the monitor and transmitted to the controller. When the SHSV is excited, the signals corresponding to the instantaneous values of the general vibration accelerations (1) at the indicated points and containing latent systematic errors due to parasitic angular oscillations of the VPI system arrive at the measuring inputs of the controller with the VPS installed at real control points.

В контроллере с помощью специального программного обеспечения сигналы ВИП со скрытыми систематическими ошибками как функции времени параллельно оцифровывают и преобразуют в канальные спектры СПУ. Из этих спектров СПУ со скрытыми систематическими ошибками в частотной форме вычисляют усредненный спектр СПУ как сигнал обратной связи, также содержащий указанные ошибки в частотной форме.In the controller, using special software, the VIP signals with hidden systematic errors are digitized in parallel as a function of time and converted into channel spectra of the SPU. From these SDA spectra with latent systematic errors in the frequency form, the average SDC spectrum is calculated as a feedback signal also containing the indicated errors in frequency form.

На основе усредненного спектра СПУ и сформированного в ПК заданного спектра СПУ в контроллере синтезируют с помощью известного программного обеспечения управляющий спектр СПУ, затем преобразуют его в аналоговый сигнал, содержащий преобразованные систематические ошибки, которые вместе с полезным сигналом поступают через усилитель мощности в подвижную катушку вибростенда.On the basis of the averaged spectrum of the SPU and the specified spectrum of the SPU formed in the PC, the control spectrum of the SPU is synthesized in the controller using known software, then it is converted into an analog signal containing converted systematic errors, which, together with the useful signal, are fed through the power amplifier to the moving coil of the shaker.

В устройстве-прототипе не предусмотрены устройства, устраняющие скрытые систематические ошибки в сигналах ВИП из-за паразитных угловых колебаний системы ВПИ. В результате управление воспроизведением ШСВ в резонансных поддиапазонах рабочего диапазона частот ведется по сигналам, в которых доминируют указанные ошибки. Вследствие этого в указанных поддиапазонах возникают значительные динамические искажения, нередко превышающие заданные уровни ШСВ.The prototype device does not provide for devices that eliminate hidden systematic errors in VIP signals due to parasitic angular oscillations of the VPI system. As a result, the control of the reproduction of the SHSV in the resonant sub-bands of the operating frequency range is carried out according to signals in which the indicated errors dominate. As a result, significant dynamic distortions occur in the indicated sub-bands, often exceeding the preset levels of the NWS.

Задачей изобретения является повышение достоверности воспроизведения ШСВ, действующей на многорезонансные испытуемые изделия при многоточечном управлении воспроизведением случайной вибрации на однокомпонентных электродинамических вибростендах за счет существенного уменьшения искажений заданного режима виброиспытаний (неравномерности распределения СПУ в контрольных точках и паразитных поперечных вибраций испытуемых изделий).The objective of the invention is to increase the reliability of the reproduction of the SHSV acting on the multi-resonance test items with multi-point control of the reproduction of random vibration on single-component electrodynamic vibration stands due to a significant reduction in the distortions of the given vibration test mode (uneven distribution of the SPU at control points and parasitic transverse vibrations of the test items).

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в исключении из исходных сигналов ВИП, снимаемых в контрольных точках, скрытых систематических ошибок, вызванных паразитными угловыми колебаниями системы ВПИ. После этого сигналы, «очищенные» от указанных ошибок, используют для формирования усредненного спектра СПУ как сигнала обратной связи с помощью известного программного обеспечения.The technical result that can be obtained with the implementation of the invention consists in the elimination of the hidden systematic errors caused by parasitic angular oscillations of the VPI system from the initial VIP signals taken at control points. After that, the signals "cleared" of these errors are used to form the averaged spectrum of the SPC as a feedback signal using known software.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Предлагается способ виброиспытаний изделий, в котором ШСВ измеряют в четном количестве реальных контрольных точек кратном четырем. Точки разбивают на пары и каждую пару точек располагают в одной измерительной плоскости с рабочей осью вибростенда по разные стороны от этой оси.A method of vibration testing of products is proposed, in which SHSV is measured in an even number of real control points that are divisible by four. The points are divided into pairs and each pair of points is located in the same measuring plane with the working axis of the shaker on different sides of this axis.

Наименьшее количество контрольных точек, необходимых для реализации способа - четыре точки, расположенные в двух взаимно ортогональных измерительных плоскостях с линией пересечения, совпадающей с рабочей осью вибростенда. Это обусловлено тем, что паразитные угловые колебания системы ВПИ достигают максимумов нередко в различных резонансных поддиапазонах, так как моменты инерции при угловых колебаниях системы ВПИ во взаимно ортогональных плоскостях могут существенно отличаться друг от друга. Вследствие этого могут существенно различаться и резонансные поддиапазоны, в которых поперечные колебания системы ВПИ достигают максимума.The smallest number of control points required to implement the method are four points located in two mutually orthogonal measuring planes with an intersection line coinciding with the working axis of the shaker. This is due to the fact that the parasitic angular oscillations of the VPI system often reach maxima in different resonance subbands, since the moments of inertia during angular oscillations of the VPI system in mutually orthogonal planes can differ significantly from each other. As a result, the resonance subranges in which the transverse oscillations of the VPI system reach a maximum can also differ significantly.

Пусть при воспроизведении ШСВ в ее реализации как неслучайной функции времени (Вентцель Е.С, Овчаров Л.А. Теория случайных процессов … С. 13) наряду с управляемой прямолинейной рабочей вибрацией действуют интенсивные паразитные угловые колебания системы ВПИ вокруг оси, проходящей через центр жесткости упругого подвеса (точка О) и перпендикулярной измерительной плоскости, в которой размещены две контрольные точки 1 и 2 (фиг. 1). Эти контрольные точки расположены на расстояниях b₁ и b₂ (b₁≠b₂) соответственно по разные стороны от рабочей оси вибростенда. Тогда, используя формулу (1) при арифметическом усреднении мгновенных текущих значений виброускорений, получимSuppose that during the reproduction of the SHSV in its implementation as a non-random function of time (Ventzel E.S, Ovcharov L.A. The theory of random processes ... P. 13), along with a controlled rectilinear working vibration, intense parasitic angular oscillations of the VPI system around an axis passing through the center of rigidity act elastic suspension (point O) and perpendicular to the measuring plane, which contains two control points 1 and 2 (Fig. 1). These control points are located at distances b ₁ and b ₂ (b ₁ ≠ b ₂ ), respectively, on opposite sides of the working axis of the shaker. Then, using formula (1) with arithmetic averaging of instantaneous current values of vibration acceleration, we obtain

где k₁ и k₂ - соответственно весовые коэффициенты для сигналов в точках 1 и 2, расположенных в одной измерительной плоскости; описания остальных условных обозначений те же, что и для формулы (1).where k ₁ and k ₂ - respectively, the weighting factors for the signals at points 1 and 2, located in the same measuring plane; descriptions of the rest of the conventions are the same as for formula (1).

Тогда из (2) следуетThen from (2) it follows

Если весовые коэффициенты подобраны так, чтоIf the weighting coefficients are selected so that

то скрытая систематическая ошибка от угловых колебаний системы ВПИ в одной измерительной плоскости будет устранена полностью при арифметическом усреднении сигналов первой и второй контрольных точек. Аналогично устраняют систематическую ошибку от угловых колебаний системы ВПИ в другой измерительной плоскости.then the latent systematic error from the angular oscillations of the VPI system in one measuring plane will be completely eliminated by arithmetic averaging of the signals from the first and second control points. Similarly, the systematic error from angular oscillations of the VPI system in another measuring plane is eliminated.

Если использовать нормированные значения весовых коэффициентов, то их сумма должна быть равна единице: k₁+k₂=1. Тогда, как следует из формулы (3) с учетом (4), рабочее виброускорение будет равноIf we use the normalized values of the weight coefficients, then their sum should be equal to one: k ₁ + k ₂ = 1. Then, as follows from formula (3), taking into account (4), the working vibration acceleration will be equal to

При b₁=b₂ а _рτ1=а _рτ2, поэтому принимаем k₁=k₂=1/2. Если расстояния от контрольных точек до рабочей оси вибростенда различны, то, например, при b₁<b₂ необходимо выбирать k₁>1/2 и k₂<1/2, чтобы обеспечить равенство (4). Действительно, при уменьшении b₁ острый угол α₁ между линией действия вектора

и измерительной осью ВИП, параллельной рабочей оси вибростенда, стремится к π/2 и а _рτ1=аτ₁ cos α₁ стремится к нулю. Поэтому для выполнения равенства (4) необходимо увеличивать k₁>1/2 и уменьшать k₂<1/2. При b₁>b₂ необходимо поступать наоборот. Аналогично устраняют систематическую ошибку от паразитных угловых колебаний системы ВПИ в контрольных точках, расположенных в другой измерительной плоскости.When b ₁ = b ₂ а _рτ1 = а _рτ2 , therefore we take k ₁ = k ₂ = 1/2. If the distances from the control points to the working axis of the shaker are different, then, for example, when b ₁ <b _2, it is necessary to choose k ₁ > 1/2 and k ₂ <1/2 in order to ensure equality (4). Indeed, as b ₁ decreases, the acute angle α ₁ between the line of action of the vector

and the measuring axis of the VIT, parallel to the working axis of the shaker, tends to π / 2 and а _рτ1 = аτ ₁ cos α ₁ tends to zero. Therefore, to satisfy equality (4), it is necessary to increase k ₁ > 1/2 and decrease k ₂ <1/2. For b ₁ > b ₂ it is necessary to do the opposite. Similarly, the systematic error from parasitic angular oscillations of the VPI system at control points located in another measuring plane is eliminated.

Таким образом, в соответствии с предлагаемым способом из четырех неслучайных сигналов ВИП при попарном их суммировании получают два сигнала как неслучайные функции времени, «очищенные» от скрытых систематических ошибок. Далее каждую из этих неслучайных функций времени рассматриваем как реализацию случайного стационарного эргодического процесса. По этим реализациям находим «чистый» усредненный спектр СПУ как сигнал обратной связи с помощью известного программного обеспечения.Thus, in accordance with the proposed method, two signals are obtained from four non-random VIP signals when they are summed in pairs as non-random functions of time, "cleared" of hidden systematic errors. Further, each of these non-random functions of time is considered as a realization of a random stationary ergodic process. For these implementations, we find the "clean" averaged spectrum of the SPC as a feedback signal using known software.

Дальнейшие операции по синтезу аналогового сигнала управления, передаваемого вибростенду, также выполняют с помощью компьютерных вычислений на основе известного программного обеспечения.Further operations on the synthesis of the analog control signal transmitted to the shaker are also performed using computer calculations based on known software.

Изобретательский уровень предлагаемого способа виброиспытаний подтверждается следующими существенными признаками:The inventive level of the proposed vibration testing method is confirmed by the following essential features:

- выбирают вблизи мест крепления испытуемого изделия на переходном приспособлении не менее двух пар контрольных точек, лежащих попарно во взаимно ортогональных измерительных плоскостях с линией пересечения, совпадающей с рабочей осью вибростенда; при этом реальные контрольные точки каждой пары точек располагают в одной измерительной плоскости по разные стороны от рабочей оси вибростенда;- select at least two pairs of control points located in pairs in mutually orthogonal measuring planes with an intersection line coinciding with the working axis of the shaker near the attachment points of the test item on the adapter; while the real control points of each pair of points are located in the same measuring plane on different sides of the working axis of the shaker;

- выбирают нормированные весовые коэффициенты отдельно для каждой пары противолежащих контрольных точек, расположенных в одной измерительной плоскости таким образом, чтобы их сумма была равна единице; при одинаковых расстояниях указанных контрольных точек от рабочей оси вибростенда весовые коэффициенты принимают равными 1/2; если указанные расстояния различны, то принимают весовой коэффициент для точки с меньшим расстоянием до рабочей оси вибростенда больше 1/2, для контрольной точки с большим расстоянием до рабочей оси вибростенда - меньше 1/2;- select the normalized weighting factors separately for each pair of opposite control points located in one measuring plane so that their sum is equal to one; at equal distances of the specified control points from the working axis of the shaker, the weight coefficients are taken equal to 1/2; if the indicated distances are different, then the weighting factor for a point with a smaller distance to the working axis of the shaker is more than 1/2, for a control point with a large distance to the working axis of the shaker - less than 1/2;

- суммируют мгновенные текущие значения сигналов каждой пары противолежащих контрольных точек, расположенных в одной измерительной плоскости, с использованием нормированных весовых коэффициентов; в результате от двух пар контрольных точек получают две зависимости мгновенных текущих значений рабочих виброускорений от времени, в которых исключены систематические ошибки, вызванные паразитными угловыми колебаниями системы ВПИ;- summarize the instantaneous current values of the signals of each pair of opposite control points located in the same measuring plane, using normalized weighting factors; as a result, from two pairs of control points, two dependences of the instantaneous current values of the operating vibration accelerations on time are obtained, in which systematic errors caused by parasitic angular oscillations of the VPI system are excluded;

- преобразуют одновременно две зависимости мгновенных текущих значений рабочих ускорений, «очищенные» от скрытых систематических ошибок, с помощью известного программного обеспечения в два спектра СПУ, из которых формируют один усредненный спектр СПУ как сигнал обратной связи.- simultaneously transform two dependences of instantaneous current values of working accelerations, "cleaned" from hidden systematic errors, using known software into two spectra of the SPC, from which one averaged spectrum of the SPC is formed as a feedback signal.

Предлагаемый способ виброиспытаний осуществляют в устройстве, техническая сущность которого поясняется с помощью функциональной схемы, показанной на фиг. 2.The proposed vibration testing method is carried out in a device, the technical essence of which is explained using the functional diagram shown in FIG. 2.

Четыре виброизмерительных преобразователя (ВИП), установлены в выбранных контрольных точках 1, 2, 3, 4 на переходном приспособлении 5, в котором неподвижно закреплено испытуемое изделие 6. Контрольные точки 1 и 2 размещены в измерительной плоскости XOY, контрольные точки 3 и 4 - в измерительной плоскости YOZ. Измерительные плоскости взаимно ортогональны, линия пересечения этих плоскостей совпадает с рабочей осью вибростенда OY.Four vibration measuring transducers (VIP) are installed at the selected control points 1, 2, 3, 4 on the adapter 5, in which the tested product is fixedly fixed 6. Control points 1 and 2 are located in the XOY measuring plane, control points 3 and 4 - in measuring plane YOZ. The measuring planes are mutually orthogonal, the line of intersection of these planes coincides with the working axis of the OY shaker.

Переходное приспособление 5 с испытуемым изделием 6 закреплено на столе подвижной части вибростенда 7 с подвижной катушкой 8. Эта катушка в рабочем диапазоне частот вибростенда совершает колебательные движения как единое целое с подвижной частью вибростенда 7, соединенной с его неподвижной частью с помощью осесимметричного упругого подвеса, условно показанного в виде пружинных элементов.The adapter 5 with the test item 6 is fixed on the table of the movable part of the shaker 7 with a movable coil 8. In the operating frequency range of the shaker, this coil vibrates as a whole with the movable part of the shaker 7, connected to its stationary part by means of an axisymmetric elastic suspension, conventionally shown as spring elements.

Электрические выходы ВИП 1 и 2, 3 и 4 через согласующие усилители 9 и 10, 11 и 12, задатчики весовых коэффициентов 13 и 14, 15 и 16и блоки фильтров 17 и 18, 19 и 20, выделяющие рабочий диапазон частот ШСВ, присоединены к входам сумматоров аналоговых сигналов 21 и 22, в которых при сложении противофазные составляющие в сигналах ВИП, характеризующие скрытые систематические ошибки из-за паразитных угловых колебаний системы ВПИ, будут компенсировать друг друга (см. формулу 4).The electrical outputs of the VIP 1 and 2, 3 and 4 through matching amplifiers 9 and 10, 11 and 12, setting the weight coefficients 13 and 14, 15 and 16 and filter banks 17 and 18, 19 and 20, highlighting the operating frequency range of the ShSV, are connected to the inputs adders of analog signals 21 and 22, in which, when added, the antiphase components in the VIP signals, characterizing the latent systematic errors due to parasitic angular oscillations of the VPI system, will compensate each other (see formula 4).

Выходы сумматоров 21 и 22 подключены к двум измерительным входам контроллера 23, соединенного с управляющим персональным компьютером (ПК) 24 с монитором 25, а также через усилитель мощности с вибростендом.The outputs of the adders 21 and 22 are connected to two measuring inputs of the controller 23 connected to a control personal computer (PC) 24 with a monitor 25, as well as through a power amplifier with a vibration stand.

На основе известного программного обеспечения по цифровой спектральной обработке аналоговых случайных сигналов времени в контроллере 23 одновременно из двух сигналов от сумматоров 21 и 22 с помощью вычислений получают два спектра СПУ, а затем из них один усредненный спектр СПУ как сигнал обратной связи в частотной форме.On the basis of the known software for digital spectral processing of analog random time signals in the controller 23 simultaneously from two signals from adders 21 and 22 by means of calculations, two SPC spectra are obtained, and then one averaged SPC spectrum from them as a feedback signal in frequency form.

С другой стороны, в ПК 24 формируют опорный спектр СПУ, соответствующий программе испытаний, и подают его также в контроллер 23, в котором из опорного спектра СПУ и усредненного спектра СПУ обратной связи синтезируют с помощью вычислений управляющий спектр СПУ. Затем этот спектр СПУ преобразуют в аналоговый сигнал управления, который подают с выхода контроллера 23 через усилитель мощности 26 в подвижную катушку 8 вибростенда, где возбуждаются случайные вибрации системы ВПИ.On the other hand, in the PC 24, the reference spectrum of the SDC corresponding to the test program is formed, and it is also fed to the controller 23, in which the control spectrum of the SDC is synthesized from the reference spectrum of the SDC and the averaged spectrum of the SDC feedback using calculations. Then this spectrum of the RVC is converted into an analog control signal, which is fed from the output of the controller 23 through the power amplifier 26 to the moving coil 8 of the shaker, where random vibrations of the RTS system are excited.

Изобретательский уровень устройства, реализующего предлагаемый способ виброиспытаний с многоточечным управлением воспроизведением ШСВ, подтверждается следующими существенно новыми признаками.The inventive level of the device that implements the proposed method of vibration testing with multi-point control of the reproduction of the SHSV is confirmed by the following essentially new features.

Во-первых, каждые два ВИП, установленные в противолежащих контрольных точках одной измерительной плоскости, соединены через согласующие усилители, задатчики весовых коэффициентов и фильтры с одним сумматором, на выходе которого после сложения двух мгновенных текущих значений сигналов ВИП с учетом нормированных значений весовых коэффициентов получают один сигнал как функцию времени, освобожденный от скрытых систематических ошибок.First, every two VIPs installed at opposite control points of the same measuring plane are connected through matching amplifiers, weight factor adjusters and filters with one adder, at the output of which, after adding two instantaneous current values of the VIP signals, taking into account the normalized values of the weighting factors, one signal as a function of time, freed from latent systematic errors.

Во-вторых, выходы сумматоров подключены к измерительным входам контроллера, в котором по аналоговым сигналам сумматоров после их оцифровки и преобразования в спектры СПУ синтезируют один сигнал обратной связи в виде усредненного спектра СПУ с помощью известного программного обеспечения.Secondly, the outputs of the adders are connected to the measuring inputs of the controller, in which one feedback signal is synthesized in the form of an averaged spectrum of the SPU using the analog signals of the adders after they are digitized and converted into SPU spectra using known software.

Предлагаемое устройство можно реализовать с использованием следующих известных виброизмерительных и испытательных средств.The proposed device can be implemented using the following known vibration measuring and testing means.

В качестве устройства, включающего в себя согласующие усилители, задатчики весовых коэффициентов и фильтры нижних и верхних частот можно использовать, например, усилитель АР5030-4 (каталог фирмы ООО ГлобалТест «Датчиковая измерительная аппаратура», 2020, стр. 190, www.globatest.ru).As a device that includes matching amplifiers, setters of weight coefficients and filters of low and high frequencies, you can use, for example, the amplifier AP5030-4 (catalog of GlobalTest LLC "Sensor measuring equipment", 2020, page 190, www.globatest.ru ).

Сумматоры сигналов для попарного сложения двух мгновенных текущих значений сигналов ВИП, расположенных в одной измерительной плоскости, рекомендуется выполнять в аналоговой форме на операционных усилителях. Пример такого сумматора для четырех сигналов приведен, например, в книге Ленка Дж. Электронные схемы. Практическое руководство. М.: Мир, 1985, с. 268, 269. В предлагаемом устройстве необходимы сумматоры для двух сигналов. Для этого достаточно в указанном сумматоре принять R₃=R4=0. Вместо зарубежной микросхемы МС1531 можно использовать отечественный аналог К140УД7 (Ленк Дж. Электронные схемы … С. 340).Signal adders for pairwise addition of two instantaneous current values of VIP signals located in the same measuring plane are recommended to be performed in analog form on operational amplifiers. An example of such an adder for four signals is given, for example, in the book by J. Lenk. Electronic circuits. A practical guide. M .: Mir, 1985, p. 268, 269. The proposed device requires adders for two signals. To do this, it is enough to take R ₃ = R4 = 0 in the specified adder. Instead of a foreign microcircuit MS1531, you can use a domestic analogue of K140UD7 (Lenk J. Electronic circuits ... S. 340).

Выходы сумматоров можно подключить, например, к измерительным входам контроллера системы управления виброиспытаниями ВС-301 (регистрационный номер 59035-14 в Государственном реестре средств измерений). Эта система в минимальной комплектации содержит один контроллер с четырьмя измерительными входами и одним выходом, который соединен через усилитель мощности с подвижной катушкой вибростенда. Кроме того, контроллер соединен с персональным компьютером и монитором.The outputs of the adders can be connected, for example, to the measuring inputs of the controller of the vibration testing control system BC-301 (registration number 59035-14 in the State Register of Measuring Instruments). This system in the minimum configuration contains one controller with four measuring inputs and one output, which is connected through a power amplifier with a moving coil of the shaker. In addition, the controller is connected to a personal computer and a monitor.

В общем случае в системе управления ВС-301 можно использовать до восьми контроллеров с одним управляющим компьютером (Система управления виброиспытаниями ВС-301, ООО «Висом», www.visom.ru).In general, up to eight controllers with one control computer can be used in the VS-301 control system (Vibration test control system VS-301, Visom LLC, www.visom.ru).

Для многоточечного управления воспроизведением ШСВ с помощью способов усреднения сигналов с коррекцией, поступающих на измерительные входы контроллера ВС-301, используют специальное программное обеспечение (пакет программного обеспечения VisProbeSL, ООО «Висом», www.visom.ru).For multi-point control of the ShSV playback using the methods of averaging signals with correction coming to the measuring inputs of the VS-301 controller, use special software (software package VisProbeSL, Visom LLC, www.visom.ru).

Заявляемые способ виброиспытаний изделий и устройство для его осуществления позволяют проводить многоточечное управление режимом воспроизведения ШСВ при испытаниях многорезонансных изделий по значениям сигналов ВИП, освобожденным от скрытых систематических ошибок, вызванных паразитными угловыми колебаниями системы ВПИ «подвижная часть вибростенда - приспособление - изделие».The inventive method of vibration testing of products and a device for its implementation allow for multi-point control of the mode of reproduction of the SHSV when testing multi-resonant products according to the values of the VIP signals, freed from hidden systematic errors caused by parasitic angular oscillations of the VPI system "movable part of the shaker - device - product".

Это позволяет существенно уменьшить динамические искажения режимов виброиспытаний (неравномерность распределения уровней вибрации в контрольных точках и уровни паразитных поперечных вибраций изделий в резонансных поддиапазонах рабочего диапазона частот).This makes it possible to significantly reduce the dynamic distortions of vibration test modes (uneven distribution of vibration levels at control points and levels of parasitic transverse vibrations of products in the resonant subranges of the operating frequency range).

В результате повышается достоверность стендовых виброиспытаний сложной многорезонансной аппаратуры и приборов при многоточечном управлении воспроизведением программных режимов ШСВ на однокомпонентных электродинамических вибростендах.As a result, the reliability of bench vibration tests of complex multi-resonance equipment and devices increases with multi-point control of the reproduction of the ShSV program modes on single-component electrodynamic vibration stands.

Claims

1 The method of vibration testing of products, which consists in the fact that when playing a broadband random vibration (SHSV) on a single-component electrodynamic vibration stand simultaneously at several real control points located near the attachment points of the product on a device fixed on the moving part of the vibration stand, they are measured in directions parallel to the working axis vibration table, vibration acceleration as random functions of time, which are digitized and converted by calculation using software tools depending on the spectral density of acceleration on frequency (spectra of the SPU) and from these dependencies the averaged spectrum of the SPU is found in an imaginary control point, which is used as a feedback signal during control reproduction of SHSV, characterized in that each pair of an even number of control points is located in the same plane with the working axis of the shaker on opposite sides of this axis, the current instantaneous values of vibration accelerations in each pair of opposite of control points located in the same plane are multiplied by the normalized values of the weight coefficients and the obtained dependences are summed up as a function of time for each pair of control points, but not less than for two pairs located in mutually orthogonal planes, then the indicated dependences as a function of time are converted into SPU spectra and are used to generate a feedback signal.

2 The method of vibration testing of products according to claim 1, characterized in that for opposite control points located on the device in the same plane with the working axis of the shaker at the same distance from the specified axis, the weight coefficients are assumed to be the same and equal to 1/2, if the specified distances are different, then take a weighting factor greater than 1/2 for a point with a shorter distance to the working axis of the shaker and less than 1/2 for a point with a greater distance to the same axis, while the sum of the weighting factors for each pair of specified control points at any distance between them should be is equal to one.

3 A device for vibration testing of products, containing a vibration test control system, a power amplifier and an electrodynamic vibration stand with a device with a test product attached to its movable part and piezoelectric vibration transducers installed at control points, connected through weight factor adjusters to the controller included in the control system, connected to the control a personal computer containing software for digital spectral processing of analog signals of vibration transducers, the formation of a digital feedback signal from them and synthesis in the controller of an analog control signal transmitted through a power amplifier to a vibration stand, characterized in that each pair of piezoelectric vibration transducers installed at the control points, lying in the same plane with the working axis of the shaker on opposite sides of this axis, is connected through the weight factor adjusters with one adder of two instantaneous current values of signals of vibration transducers, outputs of all adders, but not less than two pairs of vibration transducers, located in pairs in mutually orthogonal planes, are connected to the measuring inputs of the controller of the vibration test control system.