Устройство лазерного вибропреобразователя

Авторы патента:

Гребнев Дмитрий Николаевич (RU)

Гребнев Николай Егорович (RU)

Сторож Александр Дмитриевич (RU)

Шулепова Ольга Викторовна (RU)

Мордасов Василий Иванович (RU)

G01N19/00 - Исследование материалов механическими способами (G01N 3/00-G01N 17/00 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2496102:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "СамГТУ") (RU)

Использование: для лазерной вибродефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных многослойных клееных материалов. Сущность: заключается в том, что устройство лазерного вибропреобразователя содержит корпус с размещенным в нем оптоволокном с объективом лазерного излучения, соединенным с преобразователем, при этом преобразователь выполнен в виде подпружиненного бойка, взаимодействующего одним концом с оптоволокном, установленным в корпусе с возможностью качания, а другим с исследуемым объектом, при этом на подпружиненном бойке жестко закреплена упругая пластина, конец которой жестко связан с корпусом, а подпружиненный боек имеет паз под выступы ротора, установленного в корпусе, при этом оптоволокно оптически связано с отражающим зеркалом, которое также взаимодействует с чувствительным элементом, электрически связанным с вычислительной машиной, при этом сам корпус связан с динамометром посредством пружины сжатия и с устройством перемещения, взаимодействующие между собой с помощью направляющей, при этом в корпусе установлены шаровые опоры, перемещающиеся по исследуемому объекту, обеспечивающие зазор. Технический результат: повышение точности измерений, а также разрешающей способности лазерно-вибрационной дефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных крупногабаритных клееных материалов. 1 ил.

Изобретение относится к области лазерной вибродефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных многослойных клееных материалов и может найти применение в лазерных системах по отысканию повреждений в виде трещин, отслоению покрытий, непроклея слоев материала и несплошности изделий при проведении промышленных работ.

Известно устройство лазерно-вибрационной дефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных многослойных клееных материалов, использующее импульсный импедансный способ (RU патент №2078339).

Известное устройство осуществляет неразрушающий контроль и предназначено для обнаружения скрытых дефектов соединений типа трещин, отслоения покрытий, непроклея слоев материала и несплошности изделия, а также в других конструкциях, состоящих из пластиков, металлов или их комбинации, обеспечивая высокую чувствительность к крупногабаритным изделиям и малый расход энергии на возбуждение импедансного преобразователя.

Заявленное устройство основано на том, что в системе совмещения преобразователь-объект периодически возбуждает импульсы вынужденных, незатухающих колебаний и на приемнике преобразователя измеряет параметры колебаний.

По измеренным параметрам амплитуды и фазы в заданных их соотношениях судят о дефектности объекта.

Недостатками известного устройства являются: невозможность контролировать точечно дефекты, сложность идентификации характера дефекта в виде трещин, отслоения покрытий, непроклея слоев материала и несплошности изделий. Каждый отдельный дефект дает свой индивидуальный вклад в принимаемый сигнал. Требуется большая трудоемкость измерений. Существует низкая точность из-за погрешностей преемника преобразователя.

В качестве прототипа выбран лазерно-ультразвуковой дефектоскоп (RU патент №22381496). Его используют для контроля внутренних структур объектов, а также их геометрических параметров и физических характеристик. Лазерно-ультразвуковой дефектоскоп содержит импульсный лазер, соединенный через оптоволокно с оптико-акустическим преобразователем, а также пьезоприемник, соединенный через усилитель с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к компьютеру. При этом оптико-акустический преобразователь выполнен в виде единого блока, расположенного на исследуемом объекте. Он содержит пластину оптико-акустического генератора, помещенную между исследуемым объектом и прозрачным цилиндром. На торце цилиндра расположен пьезоприемник, а фаска цилиндра сопряжена через оптическую систему с оптоволокном. В этом случае исключается необходимость пропускания излучения лазера сквозь приемник ультразвука.

Однако данное устройство имеет большое количество элементов, которые накладывают собственную погрешность измерений, а также с помощью данного прибора сложно идентифицировать характер скрытых дефектов соединений типа трещин, отслоения покрытий, непроклея слоев материалов и несплошности изделий. Измерения с использованием данного устройства трудоемки.

Задачами предложенного технического решения являются повышение точности измерений, а также разрешающей способности лазерно-вибрационной дефектоскопии крупногабаритных оболочек из полимерных крупногабаритных клееных материалов, снижение трудоемкости процесса измерений.

Поставленные задачи решаются тем, что в устройстве лазерного вибропреобразователя, содержащем корпус с размещенным в нем оптоволокном с объективом, соединенным с преобразователем, который выполнен в виде стержневого подпружиненного бойка, взаимодействующего одним концом с оптоволокном, установленным в корпусе с возможностью качания, а другим - с исследуемым объектом, при этом на подпружиненном бойке жестко закреплена упругая пластина, конец которой жестко связан с корпусом, а стержневой подпружиненный боек имеет паз под выступы ротора, установленного в корпусе, при этом оптоволокно оптически связано с отражающим зеркалом, которое также взаимодействует с чувствительным элементом, электрически связанным с вычислительной машиной, при этом сам корпус связан с динамометром посредством пружины сжатия и с устройством перемещения, взаимодействующие между собой с помощью направляющей, при этом в корпусе установлены шаровые опоры, перемещающиеся по исследуемому объекту обеспечивающие зазор.

На чертеже представлено устройство лазерного вибропреобразователя. Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем оптоволокном 2 с объективом лазерного излучения 3, соединенным с преобразователем, при этом преобразователь выполнен в виде стержневого подпружиненного бойка 4, взаимодействующего одним концом с оптоволокном 2, которое установлено в корпусе 1 с возможностью качания, а другим с исследуемым объектом 5. На стержневом подпружиненном бойке 4 жестко закреплена упругая пластина 6 с помощью узлов крепления 7, конец которой жестко закреплен в корпусе 1. стержневой подпружиненный боек 4 имеет паз 8 под выступы 9 вращающегося ротора 10, которые установлены в корпусе 1. Оптоволокно 2 с объективом лазерного излучения 3 оптически связано с отражающим зеркалом 11, которое в свою очередь взаимодействует с чувствительным элементом 12, выполненным в виде измерительной оптической линейки, электрически связанной с вычислительной машиной (не показано). Корпус 1 лазерного вибропреобразователя связан с динамометром 13 посредством пружины сжатия 14 и с устройством перемещения 15 с помощью направляющей 16, при этом в корпусе выполнены шаровые опоры 17, перемещающиеся по исследуемому объекту 5, обеспечивающие зазор, заданной величины Δ.

Устройство лазерного вибропреобразователя работает следующим образом.

Шаровая опора 17, перемещая корпус по исследуемому объекту 5, обеспечивает начальный зазор Δ/Н=(0,01…0,03). Стержневой подпружиненный боек 4 поднимается на высоту H₀/L=(0,2…0,3), при соударении с поверхностью исследуемого объекта производит отскок в области трещинообразования оболочки на величину H/H₀=(0…0,3), при несплошности на величину H/H₀=(0,3…0,5), а при непроклее слоев материала и отслоения покрытий - H/H₀=(0,5…1,2).

Здесь введены обозначения: H₀ - высота подъема стержневого бойка 4; L - длина оптоволокна 2, закрепленного в корпусе; L₁ - расстояние между осью вращения ротора и осью стержневого бойка 4; Δ - исходный зазор между поверхностью исследуемого объекта 5 и стержневым бойком 4.

Поток лазерного излучения из оптоволокна 2 поступает на отражающее зеркало 11, затем попадает на чувствительный элемент 12. В зависимости от величины качания оптоволокна под действием стержневого подпружиненного бойка 4 световое пятно перемещается по поверхности измерительной оптической линейки чувствительного элемента 12 на угол α, электрический сигнал от которого поступает в вычислительную машину и определяет вид дефекта.

Предложенное техническое решение повышает точность измерения и позволяет выявлять дефекты малых размеров что увеличивает производительность дефектоскопии в 2…3 раза, в сравнении с известным, а также позволяет отыскать дефекты с распознаванием трещин, отслоения покрытий, непроклея слоев и несплошности изделий и упростить процесс измерений.

Устройство лазерного вибропреобразователя, содержащее корпус с размещенным в нем оптоволокном с объективом лазерного излучения, соединенным с преобразователем, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде подпружиненного бойка, взаимодействующего одним концом с оптоволокном, установленным в корпусе с возможностью качания, а другим с исследуемым объектом, при этом на подпружиненном бойке жестко закреплена упругая пластина, конец которой жестко связан с корпусом, а подпружиненный боек имеет паз под выступы ротора, установленного в корпусе, при этом оптоволокно оптически связано с отражающим зеркалом, которое также взаимодействует с чувствительным элементом, электрически связанным с вычислительной машиной, при этом сам корпус связан с динамометром посредством пружины сжатия и с устройством перемещения, взаимодействующими между собой с помощью направляющей, при этом в корпусе установлены шаровые опоры, перемещающиеся по исследуемому объекту, обеспечивающие зазор.

Изобретение относится к области анализа материалов, преимущественно смазочных масел, в частности для оценки влияния масел на поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания в зонах высоких температур, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для оценки моющих свойств масел при их допуске к производству и применению в технике.

Способ идентификации материала в насыпном виде и устройство для его осуществления // 2475722

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для идентификации материалов в насыпном виде и экспресс-контроля микромеханических, реологических и микро-электромеханических характеристик продукции, их стабильности на разных стадиях производства продукта и отклонений от эталонных образцов.

Способ сравнения условной когезии рубленых мясных кулинарных изделий // 2469293

Изобретение относится к области определения реологических характеристик пищевых продуктов и применяется для сравнения условной когезии рубленых мясных кулинарных изделий (котлет, биточков, шницелей и др.).

Стенд сдвиговый // 2460989

Изобретение относится к области измерительно-испытательной техники и направлено на обеспечение возможности исследования воздействия интенсификаторов на напряжение сдвига материалов и грунтов по поверхности сдвига при изменении угла взаимодействия грунта и поверхности сдвига, что обеспечивается за счет того, что сдвиговый стенд включает обойму со съемным кольцом для размещения образца грунта, пригрузочное приспособление, приводной механизм и поверхность наклонного стола, размещенную под обоймой.

Способ определения анизотропии физико-механических преимущественно фрикционных свойств материала // 2374626

Изобретение относится к области механики деформируемого твердого тела, а именно к методам испытания и анализа физико-механических свойств материалов, преимущественно фрикционных.

Устройство для определения параметров трения при ударе // 2372605

Изобретение относится к области трибологии и может быть использовано для исследования процессов внешнего трения скольжения образцов. .

Испытание тенденции бумаги к скручиванию в лазерных принтерах // 2359252

Изобретение относится к прибору для испытаний и способу измерения тенденции бумаги к скручиванию в лазерных принтерах. .

Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием // 2352918

Изобретение относится к устройствам и системам для оценки состояния поверхности искусственных покрытий. .

Способ определения коэффициента сцепления измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия // 2348027

Изобретение относится к устройствам и системам, предназначенным для оценки состояния поверхности искусственных покрытий. .

Способ определения склонности реактивных топлив к образованию конденсационных структур в парах трения // 2343454

Изобретение относится к области исследований материалов механическим способом, в частности реактивных топлив, образующих в процессе эксплуатации конденсационные структуры, которые снижают работоспособность топливорегулирующей аппаратуры.

Способ изучения первичной рекристаллизации // 2496103

Использование: для изучения первичной рекристаллизации. Сущность: заключается в том, что осуществляют нагартовку образца и повышение его температуры до температуры прохождения рекристаллизации, при этом к образцу прикладывают постоянную нагрузку, приводящую к упругой деформации, а при повышении температуры фиксируют изменение модуля упругости, находят на зависимости изменения модуля упругости в функции температуры зону повышения градиента модуля упругости, продолжают линию, предшествующую началу зоны смены градиентов модуля упругости, продолжают линию после завершения зоны смены градиентов модуля упругости до пересечения с линией, предшествующей зоне смены градиентов модуля упругости, и идентифицируют абсциссу этой точки с температурой начала рекристаллизации. Технический результат: обеспечение возможности нахождения температуры начала рекристаллизации. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ механического испытания на сплющивание с анализом акустико-эмиссионных сигналов // 2497109

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений. Способ механического испытания труб включает сплющивание трубного образца между двумя гладкими жесткими параллельными плоскостями с постоянной скоростью, определение степени пластичности и деформации образца сжатием до образования в нем первой трещины. При этом деформацию образца осуществляют с регистрацией закрепленным на образце датчиком акустической эмиссии сигналов акустической эмиссии. Момент образования трещины определяют по резкому увеличению сигнала акустической эмиссии, по которому определяют степень пластичности и запас пластичности образца, как относительное превышение пластичности образца заранее установленного предела. 2 ил.

Способ определения коэффициента сцепления дорожного покрытия // 2498271

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к определению коэффициента сцепления транспортного средства с дорожным покрытием. Метод заключается в измерении параметров дорожного покрытия непосредственно на транспортном средстве с учетом его параметров. При этом одновременно измеряются три величины: нормальная нагрузка от колес на дорожное покрытие, суммарная сила на рычаге тяги рулевого управления, возникающей при движении колес под углом к направлению движения транспортного средства и угол схождения колес управляемых колес, с помощью которых рассчитывается коэффициент сцепления. Технический результат заключается в уменьшении трудоемкости процесса измерений, возможности учета характеристик дорожного покрытия и состояния шин конкретного автомобиля. 3 ил.

Способ определения компрессионных свойств легкодеформируемых материалов и устройство для его реализации // 2540459

Изобретение относится к области исследований и анализа физических свойств изделий и материалов и может быть использовано преимущественно для определения физических свойств текстильных изделий путем приложения сжимающих нагрузок. Сущность: нагружающее воздействие на образец изделия производят нагрузкой, которая по форме, весу и динамике воздействия соответствует типичной нагрузке на изделие в процессе его эксплуатации на типичных временных интервалах воздействия, а в качестве показателя, значения которого оценивают по окончании воздействия, принимают относительную деформацию сжатия образца, которую определяют из соотношения. Устройство содержит испытательный стол, нагрузку, измерительную шкалу, указатель изменения положения нагрузки, первый рычаг, на одном конце которого закреплена нагрузка, редуктор-мультипликатор, закрепленный на испытательном столе и кинематически соединенный с указателем изменений положения нагрузки, ось, соединенную одним концом с редуктором, а другим - со вторым концом первого рычага, рамку, закрепленную на испытательном столе, первый и второй цилиндры, соединенные гидравлической линией через дроссельный клапан, и второй рычаг, одним концом шарнирно соединенный с испытательным столом, а в средней части шарнирно соединенный со вторым цилиндром, при этом первый цилиндр шарнирно соединен одним концом с перекладиной рамки, а вторым - с первым рычагом в его средней части. Технический результат: расширение области применения и повышение точности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ оценки области линейности механических свойств материалов при деформировании // 2546712

Изобретение относится к испытательной технике, к методам определения механических свойств материалов. Сущность: испытывают одновременно два объекта испытаний. На каждый объект действует нагрузка одной и той же величины. Разные объекты имеют разную длину и площадь сечения, при этом площадь сечения объекта прямо пропорциональна его длине. Один объект представляет собой образец, площадь сечения которого So, длина Lo, а другой объект представляет собой два рядом расположенных образца, нагружаемых одновременно одинаковыми силами, каждый из этих двух образцов имеет площадь сечения So, длину 2×Lo. Оба объекта одноименными концами с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов, перекинутых через ролики, вращающиеся без трения вокруг неподвижно закрепленных осей, связывают между собой. На ролике устанавливают стрелочный индикатор. Другие одноименные концы объектов с помощью гибких, но жестких на растяжение элементов крепят к подвижной жесткой легкой траверсе. Объекты крепят так, что при нагружении они и линия действия приложенной к этой траверсе нагрузки располагаются вдоль параллельных прямых. Посередине между точками крепления образцов к траверсе предусмотрена зона приложения нагрузки. О достижении предела линейности механических свойств материала судят по величине угла поворота стрелочного индикатора. Технический результат: облегчение процедуры поддержания пропорциональности нагрузок, действующих на два разных образца для каждого момента времени, отсчитываемого от начала процесса. 1 табл., 1 ил.

Устройство для испытания грунтов // 2548063

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения распределения реактивных нормальных напряжений грунтовых оснований по площади приложения нагрузки, необходимых для расчета внутренних усилий в теле фундаментов, и может быть использовано для определения деформационных характеристик грунтов. Устройство содержит нагрузочный штамп, блок приложения нагрузки, упорную систему и измерительную систему. Штамп выполнен в виде жесткой конструкции квадратной формы. Под штампом размещена упругая пластина с размерами штампа в плане, толщиной 0,05-0,1 размера сторон штампа и модулем упругости 30-50 МПа. На боковых сторонах упругой пластины нанесена координатная прямоугольная сетка. В измерительную систему введены регистратор приложенной нагрузки и регистратор осадки штампа. На штампе с боковых сторон по осям его симметрии с помощью кронштейнов жестко закреплены видеорегистраторы деформации упругой пластины с возможностью полного обзора боковых сторон упругой пластины. Технический результат: упрощение и удешевление определения распределения реактивного напряжения грунтового основания в любых произвольных точках по подошве штампа и повышение достоверности результатов при одном испытании. 2 ил.

Способ испытания на сжимаемость пористой материальной среды и устройство для его осуществления // 2555529

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» жесткого плоского тела с пористой материальной средой и предназначено для определения ее параметров деформируемости и прочности. Сущность: материальную среду нагружают жестким плоским перфорированным штампом ступенчато возрастающей нагрузкой до момента потери несущей способности среды и устойчивости на ней штампа. Во времени контролируют параметры давления pi и деформации Si среды при нагружении и строят график испытания, по которому определяют параметры прочности и деформируемости среды. Каждую ступень деформации среды поддерживают постоянной во времени до ее условной стабилизации. Перед заданием последующих ступеней деформации среды упругий динамометрический элемент фиксируют стопорным винтом нагрузочного устройства. Устройство состоит из корпуса с рабочей камерой, неподвижно установленного на дне камеры нижнего жесткого плоского перфорированного штампа, рабочего кольца с образцом материальной среды, установленного в верхней части рабочего кольца на образце среды верхнего жесткого плоского подвижного перфорированного штампа и нагрузочного устройства. Нагрузочное устройство состоит из жесткой рамки с верхней и нижней перекладинами и двух направляющих стоек, толкателя и упругого динамометрического элемента. Технический результат: повышение производительности испытаний среды на сжимаемость и прочность. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Трибометр // 2559798

Изобретение относится к испытательным и обкаточным стендам. Трибометр состоит из предметного стола, ограничивающей рамки, заполняемой пробой насыпного груза, навески и тягового органа для предметного стола с прибором для определения его тягового усилия. Ограничивающая рамка с помощью опорных катков, закрепленных на боковых кронштейнах, опирается на продольные горизонтальные направляющие, закрепленные на стойках, нижние части которых закреплены на боковых кромках предметного стола. Нижние кромки ограничивающей рамки размещены с зазором над верхней поверхностью размещаемого на предметном столе слоя сыпучего груза. Технический результат - повышение точности измеряемых физико-механических показателей сыпучего груза, влияющих на выбор параметров проектируемых и выбираемых типов транспортных машин. 1 ил.

Способ определения динамического коэффициента внешнего трения // 2589955

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно горизонтальной оси подвески в вертикальной плоскости. Плоскую рабочую поверхность платформы располагают параллельно оси подвески и перпендикулярно плоскости, проходящей через ось подвески и геометрический центр рабочей поверхности платформы. Верхний образец свободно устанавливают на поверхности нижнего, платформу с образцами отклоняют из нижнего положения на некоторый угол θ и отпускают для свободного движения по закону физического маятника. На пути платформы помещают упор, останавливающий ее вместе с нижним образцом в нижнем горизонтальном положении. После измерения пути S, по инерции пройденного верхним образцом на поверхности нижнего, определяют динамический коэффициент внешнего трения по формуле. Техническим результатом является возможность определения динамического коэффициента внешнего трения при ограниченных габаритах образцов одинаковой формы без измерения сил трения путем использования принципа равенства между кинетической энергией образца, движущегося с определенной начальной скоростью, и работой силы трения, совершаемой в процессе относительного перемещения образца до полной его остановки. 1 ил.

Способ оценки компонентного состава твердых коммунальных отходов // 2613589

Изобретение относится к способам определения компонентного (морфологического) состава и свойств твердых коммунальных отходов (ТКО) с использованием оптико-механической сортировки и предназначено для достоверной оценки ТКО как сырья с целью последующей переработки. Способ оценки компонентного состава твердых коммунальных отходов (ТКО) включает отбор проб ТКО, отделение компонентов первой пробы оптико-механической сортировкой, замер площади и массы каждого компонента пробы. Согласно формуле изобретения массу и место отбора первой анализируемой пробы с неопределенным составом выбирают в зависимости от категорий компонентов, причем первую пробу предварительно сортируют на два типа, а именно не подлежащих и подлежащих оптико-механической сортировке. Не подлежащие сортировке компоненты взвешивают, а у оставшихся компонентов определяют площадь оптико-механической сортировкой и массу каждого компонента в отдельности, после чего вычисляют коэффициент К перевода единиц площади в единицы массы. Далее осуществляют обработку последующих проб ТКО с разных мест отбора в количестве не менее 30. Затем компоненты, не подлежащие оптико-механической сортировке, взвешивают, а для компонентов, подлежащих оптико-механической сортировке, с учетом вычисленных ранее коэффициентов К и величин площадей соответствующих компонентов указанных проб ТКО определяют массу каждого из компонентов и с учетом массы не подлежащих оптико-механической сортировке компонентов и массы остальных компонентов осуществляют расчет компонентного состава всех проб ТКО и оценку потенциала ТКО как сырья. Техническим результатом является получение высокой статистической достоверности и низкой погрешности при оценке компонентного состава твердых коммунальных отходов с широким перечнем компонентов, что позволяет достоверно оценивать их как сырье для последующей переработки и использования содержащихся в нем компонентов. 4 табл.