Диссертация (1090673), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

для радиоимпульса, в то время как конечная точка исследуемого процесса будет определяться низкочастотной компонентой – восстановленным механическим колебанием. Для этого предлагается реализация модели с использованием двойного –дифференциального масштаба времени для каждого из колебательных процессовв отдельности относительно оси выборки временных дискретов в режиме оконного динамического обновления [A7].Таким образом, математическая интерпретация фазосмещенных во временичереспериодных откликов отраженных СКИ-сигналов формируется двумерныммассивом, элементы столбцов которого образуют дискретную выборку мгновенных амплитуд СКИ за n-строб-циклов, а элементы строк – выборку мгновенныхзначений амплитуд СКИ в текущем дискрете времени Td i за m периодов зондирования.

Причем каждый вектор-столбец в составе многомерного массиваs1 (t  τ z1 )T , s 2 (t  τ z 2 )T ,...,s m (t  τ zm )T представляет собой набор дискретных зна-92чений радиоимпульса в текущем периоде зондирования TЗ i и отвечает фазовомуположению СКИ, соответствующему средней величине интенсивности линейноговибродинамического смещения колебательной поверхности:S  s1 (t  τ z1 )T , s 2 (t  τ z 2 )T , s3 (t  τ z 2 )T ,...,s m (t  τ zm )T .(71)В более подробном представлении, массив можно представить матрицей: s11s 21S   s31  sn1s12s22s32sn 2s13  s1m s23  s2 m s33  s3m  .   sn3  snm (72)При отсутствии шумов и помех для случая τ z1  τ z 2  ...

 τ zm  τ 0 , элементы каждой строки матрицы S будут равны между собой, определитель произведенияматриц SST равен нулю. Причем в соответствие матрице (72) можно поставитьдва вектора: вектор-столбец выборки временных дискретов Td – для строк S ивектор-строку периодов зондирования TЗ – для столбцов S :Td  t1, t2 , t3 ,..., tn ;TЗ  TЗ1,TЗ2 ,TЗ3,...,TЗ m .(73)Таким образом, масштабно-дифференциальная модель времени задаетсядвумя массивами (73): один формирует динамический вектор Td в области субнаносекундного времени, а другой – вектор TЗ , задающий масштаб времени низкочастотной компоненты, представленной механическим колебанием [A7].4.3 Планирование экспериментаКомплекс стендовых виброиспытаний предполагает следующее:- выбор вибрационной испытательной системы – вибростенда;93- создание спецификации виброиспытаний (набор режимов виброакустического возбуждения) и параметризация задаваемых характеристик перемещения, скорости и частотного диапазона колебаний;- выбор испытуемого объекта или прототип зондируемой поверхности;- выбор способа регистрации механических колебаний, в качестве котороготестируется радиоволновый субнаносекундный метод радиосенсорноговиброметрического зондирования; параметра виброметрологического оценивания, в качестве которого выбрана интенсивность виброперемещения;- выбор реперного метода, относительно которого определяется достоверность и воспроизводимость эмпирических результатов и критерия их оценивания (в условиях тестирования новой системы, метода обработки).4.3.1 Виброакустический испытательный стендНазначение вибрационной испытательной системы заключается в генерациизаданной формы и частоты вынужденных механических колебаний, передаче ихобъекту испытаний, а также в имитации реальных условий вибрации с цельюоценки восприимчивости к акустическому давлению, вибропрочности и виброустойчивости [A13].Вибрационная испытательная система механических/виброакустическихколебаний должна обеспечивать движение только в заданном плоскопараллельном направлении с малыми угловыми отклонениями и иметь перемещение, скорость и ускорение, удовлетворяющие большей части требований по проведениюиспытаний в пределах создаваемой толкающей силы/акустического давления [14].Используемый в работе вибростенд выполнен на базе виброакустического стендас электромагнитным преобразователем – катушкой в электромагнитном поле,возбуждение которой задается генератором сигнала специальной формыHMF2550.

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 29.94Роль электромеханического резонатора (преобразователя электрическогосигнала задающего генератора в механическое/виброакустическое колебание)вибростенда выполняет преобразователь с магнитным полем – динамическая головка типа W18NX001.

В качестве испытуемого объекта выбрана пластина фольгированного стеклотекстолита, закрепленная в герметичном подвесе. При этом взависимости от реализации способа передачи вынужденного колебания пластинепредусмотрено два режима работы вибростенда:- путем воздействия акустического возмущения на ее поверхность под действием нагнетаемого диффузором динамика переменного акустического давлениячерез виброакустический трансформатор;- посредством контактно кинематического воздействия на подвес через спицу, закрепленную в каркасе катушки демонтированного динамика, выполняющегороль линейного двигателя переменного тока.Рисунок 29. Схема экспериментальной виброакустической установки: 1 – генератор, 2 – линейный электродвигатель, 3 – электродинамическая головка, 4 – диафрагма, 5 – спица, 6 – подвес, 7 – фольгированный стеклотекстолит, 8 – грузик, 9– рама, 10 – МПЛ-антенны (зондирующая и приемная), 11 – ПЭВМ, 12 – макетсистемы СКИ РСЗ на базе NVA6201, 13 – камера акустического трансформатора95Кинематическая сила (или нагнетаемое акустическое давление, создаваемоедиффузором) пропорциональна силе тока I в обмотке подвижной катушки, плотности магнитного потока B в воздушном зазоре магнитной системы, активнойдлине обмотки l катушки и определяется силой Ампера FА  I B l sin  , где – угол между вектором силы и вектором магнитной индукции [46].

Скорость υкатушки в магнитном поле прямо пропорциональна величине мгновенного напряжения u (t ) задающего генератора сигнала υ  u(t ) /  l B sin   [46]. Отсюдаможно заключить, что чем больше требуемая скорость движения диффузора, тембольше нужно напряжение; и чем больше требуемая сила или ускорение, тембольше нужен ток. Причем одна из попутных задач, на решение которой приходится значительная часть времени – это сведение к минимуму вращательного ипоперечного движений пластины в монтажном подвесе.Таким образом, параметром, характеризующим такое электромеханическоепреобразование,служиткоэффициентэлектромеханическойсвязи[42]:KЭМ  FА / I  B l . Особый интерес представляет режим виброакустическоговозмущения. При этом на нижних частотах (до 200 Гц) подвижная система динамической головки ведет себя подобно поршню, т.е. диффузор рассматривается какабсолютно жесткое тело, а скорость движения диффузора значительно ниже скорости звука в воздухе.

При движении диффузора вперед с одной его стороны создается зона повышенного давления, а с другой – зона пониженного давления. Придвижении диффузора в обратную сторону зоны меняются. Такой режим работыдинамика называется поршневым режимом.С увеличением задающей частоты генератора упругие свойства диффузорапроявляются сильнее. Его поверхность перестает двигаться как единое целое, образуя продольные акустические волны, формирующие зоны сжатия и разрежения.Такой режим работы динамика называется волновым режимом [42,45]. Кроме того, начинают проявляться демпфирующие свойства диффузора, выражающиеся втом, что при движении от звуковой катушки к подвесу амплитуда продольной96волны уменьшается. Чем выше частота, тем сильнее гасится волна.

С увеличением частоты проявляются и инерционные свойства подвижной системы, котораяиз-за значительной массы просто не способна колебаться на высоких частотах.Вследствие того, что диффузор не является идеально жестким, имеет демпфирующие свойства и обладает значительной массой, амплитудно-частотная характеристика используемого динамика ограничивается частотой 1…2 кГц. Однаконизкочастотная область локальных механических вибраций начинается с 1 Гц, авысокочастотная – ограничивается 100 Гц [44], что вполне удовлетворяет условиям проведения стендовых вибрационных испытаний с использованием предлагаемого динамика.Акустический трансформатор, обеспечивающий передачу потока переменного давления на плоскость пластины, построен на двух сквозных радиальныхокнах, связанных через ограниченный объем воздуха в камере. На одно из них устанавливается элемент электромеханического возмущения воздушной среды –динамик, а на другое устанавливается несжимаемая диафрагма с возможностьюрегулирования диаметра окна.

Характеристики

Список файлов диссертации