Устройство для определения разрывной нагрузки волокнистых материалов

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в лубяной и текстильной промышленности. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор электрических колебаний, связанный через ключ с излучателем звуковых колебаний. Излучатель и приемник звуковых колебаний установлены соответственно на входе и выходе камеры для образца волокон кенафа, который уплотняют механизмами, сжимая поршнями до определенной объемной плотности. В дополнительной камере, связанной через звуковод с основной камерой, установлен второй приемник звуковых колебаний. Принцип действия устройства заключается в пропускании через исследуемый образец звковых колебаний частотой 100-175 Гц, измерении их ослабления и определении вычислительным блоком разрывной нагрузки F волокон по формуле F= A<SB POS="POST">0</SB>+A<SB POS="POST">1</SB>LNV<SB POS="POST">1</SB> / V<SB POS="POST">2</SB>, где A<SB POS="POST">0</SB> и A<SB POS="POST">1</SB> - постоянные коэффициенты, определяемые при градуировке устройства

V<SB POS="POST">1</SB>, V<SB POS="POST">2</SB> - сигналы с выходов приемников, прошедшие через измерительные преобразователи. Блок управления управляет ключом, установленным в цепи запуска излучателя звуковых колебаний, и вычислительным блоком, задавая треуемые режимы работы и последовательность выполняемых операций. Искомый результат с вычислительного блока пост

I (l9) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 33/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4253618/30-12 (22) 05,05,87 (46) 23,01 90, Бюл, У 3 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) А.-A.М,Али-.заде, В,Б,Ибрагимов, Р,А,Топельберг, А,М.Резник и В.И,Беккер (53) 677.3(088.8)

I (56) Авторское свидетельство СССР

В 849081, кл, G 01 Н 33/36, 19 79 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЫВНОЙ НАГРУЗКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в лубяной и текстильной промышленности, Цель изобретения — повышение точности измерения °

Устройство содержит генератор электрических колебаний, связанный через ключ с излучателем звуковых колебаний. Излучатель и приемник звуковых . колебаний установлены соответственно на входе и выходе камеры для образца волокон кенафа, который уплотняют Изобретение о"гносится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в лубянкой и текстильной промьппленности, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг ° 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на механизмами, сжимая поршнями до определенной объемной плотности, В дополнительной камере, связанной через звуковод с основной камерой, установлен второй приемник звуковых колебаний, Принцип действия устройства заключается в пропускании через исслеpyemiA образец звуковых колебаний с частотой 100-175 Гц, измерении их ослабления и определении вычислительным блоком разрывной нагрузки F волокон по формуле F = а + а 1п —, Ui о 4 где а и а — постоянные коэффициенты, определяемые при градуировке устройства; U < и П вЂ” сигналы с выходов приемников, прошедшие через измерительные преобразователи, Блок управления управляет ключом, установленным в цепи запуска излучателя звуковых колебаний, и вычислительным блоком, задавая требуемые режимы работы и последовательность выполняемых операций, Искомый результат с вычислительного блока поступает на блок индикации, где отображается на цифровом табло. 4 ил. фиг,2 — структурная схема вычи слительного блока; на фиг.3 —, структурная схема блока управления; на фиг,4 — временные диаграммы работы устройства, Устройство содержит генератор l электрических колебаний, выход которого через ключ 2 подключен к входу

1538121 излучателя 3 звуковых колебаний (динами ка), установленного на входе камеры 4 для образца волокон; приемник 5 звуковых колебаний (микрофон), установленный на выходе камеры, преобразователь 6, вход которого подключен к выходу приемника 5 звуковых колебаний, вычислительный блок 7, приемник 8 звуковых колебаний микрофон),установленный в дополнительной камере 9, связанной через звуковод 10 с основной камерой, преобразователь 11, вход которого подключен к выходу приемника 8 звуковых колеба- 15

1 ний, блок 12 индикации и блок 13 управления, механизмы 14 и 15 уплотнения, связанные с поршнями 16 и 17.

В устройстве каждый преобразователь выполнен в виде последовательно соеди-20 ненных усилителя 18 и выпрямителя 19.

Блоки 7 и 13 образуют блок вычисления разрывной нагрузки, В устройстве вычислительный блок содержит компараторы 20 и 21, первые 25 входы которых связаны с преобразователями 6 и 11 вторые входы объединены и подключены к выходу генератора 22 экспоненциального напряжения (ГЭН), стробирующие входы объединены, а выходы через элементы И-НЕ 23 подключены к управляющему входу реги стр а 24 памя ти и входу "Р asp еще ни е счета" (CZ) счетчика 25, информационный вход (вход 1 параллельной записи информации) которого подключен к выходу задатчика 26 да, счетный вход .(С) — к выходу генератора 27 импульсов, вход Разрешение записи и l1 (РЕ) — к входу ГЭН 22, вход задания 40 режима счета (+I) — к установочному входу "Знак" 28, а выход через регистр 24 памяти — к блоку 12 индикации, В устройстве блок II 3 управления 45 содержит блок 29 запуска, выход которого подключен к входу триггера 30 непосредственно, а к входу триггера

31 — через последовательно соединенные элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки, формирователь 34 импульса сброса, выход которого через элемент

ИЛИ 35 подключен к входу триггера 30, прямой выход этого триггера связан с ключом 2, а через элемент ИЛИ 36 подключен к входу триггера 31, прямой и инверсный выходы которого соединены со стробирующими входами компа22 раторсв 20, 21 и входом генератора и одновибратор 37, вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 23, а выход — к входу элемента ИЛИ 36 и к входам двух элементов И 38 и 39, другие входы которых соединены соответственно с установочными входами задатчика 40 режимов "Периодические измерения" и 1 Разрывные измерения" ), а выходы — с входами элементов ИЛИ 32 и 35 °

Устройство работает следующим образом.

Образец волокон кенафа постоянной массой помещают в камеру 4 и с помощью механизмов 14 и 15 уплотнения сжимают его поршнями 16 и 17 до определенной объемной плотности (порядка 300-400 кГ/м ). Схема устройства приводится в исходное состояние импульсов "Сброс" с выхоца формирователя 34, выполненного с воэможностью запуска соответствующей кнопкой, Этот импульс, пройдя через элементы

ИЛИ 35 и 36 блока управления, устанавливает триггеры 30 и 31 в исходное положение Ч", при котором на единичном выходе обоих триггеров — потенциал низкого уровня, соответствующего уровню логического "0" (в дальнейшем - потенциал "0"), на нулевом выходе триггера 31 — потенциал

- высокого уровня, соответствующего уровня логической "1" (в дальнейшемпотенциал "l").

Исходное положение других элементов схемы характеризуется следующим, Ключ 2 разомкнут (так как на его управляющем входе присутствует запрещающий потенциал "01 с единичного выхода триггера 30 блока 13), и электрические колебания генератора 1 не могут пр ойти на вход. излучателя 3, Компараторы 20 и 21 вычислительного блока 7 заблокированы (так как на их стробирующих входах присутствует потенциал "01 с единичного выхода триггера 31 блока 13). Ключ ГЭН 22 .блока 7 замкнут (так как на его уп11 I1 равляющем входе — потенциал 1 с нулевого выхода триггера 31), и конденсатор этого генератора через замкнутый ключ заряжен до величины опорного напряжения 11„ (фиг.4з). Потенциал "1" с нулевого выхода триггера 31 блока 13, кроме того, подается на вход РЕ (" Разрешение записи") счетчика 25 блока 7, разрешая занесение в нега с задатчика 26 кода 111

5 1538121 6 пропорционального коэффициенту а го блока 7 Потенциал !! 1 !! с единично

B формуле для вычисления разрывной го выхода триггера 31 снимает блокинагрузки Р волокон, На выходе элемен- ровку компараторов 21 и 20 (фиг.4и к), та H-HE 23 блока 7 объединяющего вы которые включаются в режим сравнения

) ходы компараторов 20 и 21, " потен- соответствующих напряжений. Потенциал циал "1" (фиг,4л), который подается "О! с нулевого выхода этого же триг/ tt !! на вход CI (Разрешение счета, ) гера, во-первых, запрещает запись в счетчика.25, запрещая подсчет им счетчик 25 кода N0 с эадатчика 26 счетных импульсов генератора 27 ° (таким образом, счетчик с этого моНа установочном входе "Знак" 28 мента готов к подсчету счетных имблока 7 - потенциал "0" (или "l"), пульсов генератора 27, поступающих соответствующий виду выполняемой на его счетный вход С), во-вторых

И 11 ! операции (потенциал 0 задает ре- устанавливаетключ ГЭН 22 в раэомкну1! I! !! 1! жим Вычитание, а потенциал 1 — 15 тое положение (таким образом, конден1! 11

Сложение, соответственно в форму- сатор ГЭН с этого момента оказываетле для вычисления F имеют "-" или ся отключенным от источника опорного

1! It Ú

+ ). Путем изменения емкости кон- напрядения U и поэтому начинает разденсатора или сопротивления резисто- ряжаться через резистор по экспоненра ГЭН 22 (для чего один из указан- 2О циальному закону). Напряжение U c ных элементов достаточно выполнить выхода ГЭН подается на компараторы 21 подстроечным) устанавливают на тре- и 20 (фиг.4а). буемую постоянную времени разряда Звуковые колебания излучателя 3, (C = RC) экспоненциального напряже- пройдя через эвуковод IО, преобразуния U, отображающую значение второ- 25 ются приемником 8, установленным в го коэффициента а, в упомянутой фор- дополнительной камере 9, в электримуле для вычисления F, Устройство ческие колебания, которые в свою очеготово к работе, редь преобразуются — после усиления

Начало цикла измерений задается и выпрямления в измерительном преобимпульсом "Пуск" (фиг,4а) формирова- 30 разователе 11 — в напряжение U< потеля, выполненного с возможностью стоянного тока, Аналогично преобразузапуска соответствующей кнопкой Этот ются звуковые колебания, проходящие импульс перебрасывает триггер 30 в через образец волокон ° кенафа в камеи !! положение 1, и íà его единичном вы- ре 4 (приемником 5 — в электрические ходе появляется потенциал "1" (фиг,4б), колебания, а измерительным преобразоустанавливающий ключ 2 в замкнутое вателем 6 после усиления усилитеположение, при этом электрические лем 18 и выпрямления выпрямителем 19колебания генератора 1 через замкну- в напряжение U постоянного тока). тый ключ подаются на излучатель 3,! Напряжения Б!и Б подключаются к выкоторый начинает возбуждать звуковые 40 числительному блоку 8, причем U (U колебания в камере 4 частотой 100- из-эа ослабления колебаний при про165 Гц, Пройдя через элемент ИЛИ 32 хождении исследуемого образца, (фиг,4г) и элемент 33 задержки Посредством компараторов 21 и 20 (фиг,4д), указанный импульс перебра- вычислительного блока 7 указанные насывает в положение "1" триггер 31 ° 45 пряжения сравниваются с развертываюНа единичном выходе последнего — по- щим (экспоненциальным) напряжением U тенциал "1" (фиг.4ж), а на нулевом (фиг.4з)..В момент времени возбуждения звуковых колеба- (фиг,4и), а так как на выходе компаний) необходима для того, чтобы ратора 20 по прежнему потенциал "I учесть переходные процессы и инерци- . (фиг,4к), на выходе элемента И-НЕ 23 онность соответствующих элементов gg появляется потенциал "0" (фиг.4л), (в частности, приемников 5 и 8, из- который разрешает подсчет счетчимерительных преобразователей 6 и 11) ком 25 счетных импульсов генератора в цепях прохождения звуковых колеба- 27 (фиг,4м) в режиме, зависящем от ний от излучателя 3 до вычислитепьно- уровня потенциала на входе "Знак" 28

153812 например, sl режиме "Сложение", если на этом входе потенциал "1".. Так как в счетчик предварительно занесен код Ы с задатчика 26, каждый счет0 ный импульс увеличивает в укаэанном режиме его содержимое, начиная с N ) .

В момент времени 9 соответствующий равенству U>= У (фиг,4з), срабатывает другой компаратор 20, потенциал на выходе которого скачком изменяется до уровня логического "0" (фиг,4к), вызывая изменение потенциала на выходе элемента И-НЕ 23 до уровня логической "1" (фиг,4л) и прекращение 15

l подсчета импульсов счетчиком 25 (фиг,4м) ..

По перепаду потенциала "0" - "1" на выходе элемента И-НЕ 23, во-первых, содержимое N счетчика 25 в момент времени t 9 соответствующий формированию искомого результата (N = N + N где N1", число импульсов, о подсчитанное счетчиком в интервале 25 л

t Ô и и пропорциональное 9, ln-переносится в регистр 24, выводится с него на блок 12 индикации и отображается на цифровом табло, во-вто- 30 рых, срабатывает одновибратор 37 блока 13 управления, который формирует короткий HMrtyxrbc (r,4H} 9 щий через элемент HJIH 36 и сбрасываю11 щий в исходное положение 0" триггер 31. При этом потенциалом "1" с нулевого выхода тр9ггера (фиг,4е) вновь устанавливается н замкнутое по- ложение ключ ГЭН 22 и начинается заряд конденсатора до уровня опорного 40 напрядения U (фиг.4з}, а также разрешается запись в счетчик 25 кода N< с задатчика 26 (при этом содержимое счетчика "стирается", но это уже не имеет значения, так как код Ч9 ото- 45 бражающий результат измерения, предварительно переписан в регистр ?4).

Потенциалом "0"l с единичного выхода триггера (фиг,4ж) вновь блокируются компараторы 21 и 20 (фиг ° 4и,к), чтобы предотвратить их возможное срабытывание при возрастании напряжения 13

Дальнейшая последовательность операций зависит от установленного режима

Il работы устройства, В режиме Разовые.

11 (однокр атные) измерения, з адаваемом

П 11 путем подачи потенциала 1 на установочный вход элемента 39, импульс с

1 8 выхода одновибратора 37 (фиг ° 4н) проходит через открытый элемент И 39 и элемент ИЛИ 35 и возвращает триггер 30 в исходное положение "01,ïðè котором на единичном выходе триггера потенциал "0" (фиг ° 4б), разрешающий (высокий) потенциал с управляющего входа ключа 2 снимается и он размыкается, отключая генератор 1 от излучателя 3, В результате генерапия звуковых колебаний в камере 4 прекращается, схема устройства находится в исходном состоянии до прихода следующего импульса 11Пуск" с формирователя 29, В режиме "Периодические измерения", задаваемом путем подачи потенциала "1" на установочный вход элемента 38, импульс с выхода одновибратора 37 (фиг.4н) проходит по другой цепи — через открытый элемент И 38, элемент ИЛИ 32 (фиг.4г) и элемент 33 задержки (фиг,4д) на триггер 31, вновь устанавливая его в положение "1" (фиг,4е,ж) и за» давая тем самым начало нового цикла измерений, который осуществляется аналогично предыдущему, при этом триггер 30 остается в прежнем положении "l" (фиг,4в) и генерация звуковых колебаний в камере 4 продолжается, После проведения требуемого числа циклов, подсчет которых можно выполнить дополнительным счетчиком (не показан), подключенным к одновибратору 37, схема устройства принудительно возвращается в исходное сос11 I I тояние путем подачи потенциала 1 на установочный вход элемента 39 (при этом потенциал "1" с установочного входа элемента 38 снимается) или формирования импульса "Сброс" формирователем 34 (первый путь предпочтительнее).

Таким образом, устройство формирует в требуемом режиме и индицирует искомый результат измерения разрывной йагрузки F волокон кенафа согласно модулируемой формуле

11

F. = а + à ln--l о 1 U где а а — постоянные коэффициенты, 09 1 определяемые при градуировке устройства, например, методом наименьших квадратов (в проводимых экспериментах выбирались и использовались следующие значения этих коэффициентов: зо= 267 7 a I= 7" 9) 9 >ssei

Формул а и з о бр етения устройство для определения разрывной нагрузки волокнистых материалов, преимущественно волокон кенафа содерУ

5 жащее механизм уплотнения, связанный с поршнем, установленные соответственно на входе и выходе камеры для образца материала, излучатель звуковых колебаний, подключенный к выходу генератора электрических колебаний, и первый приемник звуковых колебаний, подключенный через преобразователь к блоку вычисления разрывной нагрузки, выход которого подключен к блоку индикации, второй приемник звуковых колебаний с преобразователем, размещенный в дополнительной камере, связанной через звуковод с камерой для образца, о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено задатчиком режима измерений, а блок вычисления разрывной нагрузки состоит из компараторов, генераторов импульсов и экспо- 25 ненциального напряжения, счетчика, регистра памяти, элементов ИЛИ, И, И-НЕ, задатчика кода, триггеров,блока запуска, одновибратора, формирователя импульса сброса и элемента 30 задержки, при этом первые входы компараторов являются выходами преобразователей, вторые входы компараторов объединены и подключены к выходу ге2! нератора экспоненциального напряже» ния, стробирующие входы объединены и подключены к прямому выходу первого триггера, а выходы через элемент

И-НЕ связаны с входом одновибратора, с управляющим входом регистра памяти и с входом. Разрешение счета", ин.формационный вход которого подключен к задатчику кода, счетный вход — к выходу генератора импульсов, .вход пРазрешение записи" — к инверсному выходу первого триггера и входу генератора экспоненциального напряжения а выход — к регистру памяти, выход которого является входом блока индикации, причем блок запуска соединен с S-hxoga второго и через последовательно связанные первый элемент ИЛИ и элемент задержки первого триггеров, выход формирователя импульса сброса связан соответственно через второй и третий элементы ИЛИ с

R-входами второго и первого триггеров,. выход одновибратора подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика режима измерения, а их выходы — с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ, при этом прямой выход второго триггера связан с управляющим входом генератора электрических колебаний.

1538121

l538l 2 l

t

t

ФигА

Составитель Л,Якутина

Техред М.Ходанич Корректор M,Êó÷åðÿâàÿ

Редактор Н,Тупица

Заказ 167 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101