Способ бесконтактного измерения площади поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов
Владельцы патента RU 2672190:
МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЁННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого (RU)
Изобретение относится к областям производства и применения жгутов волокон микропластика полимерных материалов и может быть использовано для измерений и контроля площади поперечного сечения жгутов. Заявленный способ бесконтактного измерения площади поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов заключается в том, что фиксируют жгут в жестких опорах, создают натяжение, возбуждают вынужденные поперечные колебания, определяют резонансную частоту колебаний, при этом закручивают жгут, задают длину, возбуждают колебания с помощью вибратора вибростенда, по резонансной частоте, длине и силе натяжения судят о площади поперечного сечения жгута. Технический результат заключается в повышении достоверности определения физико-механических характеристик однонаправленных пластиков, а также в увеличении диапазона контролируемых площадей поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов за счет того, что определяется уточненная площадь поперечного сечения образца и осуществляется непрерывный одновременный контроль в процессе растяжения до разрушения образца механических параметров (усилие и удлинение). 1 ил.
Изобретение относится к областям производства и применения жгутов волокон микропластика полимерных материалов и может быть использовано для измерений и контроля площади поперечного сечения жгутов.
Известен емкостной способ бесконтактного измерения площади поперечного сечения проволок, заключающийся в том, что контролируемую проволоку размещают внутри емкостного датчика, включают его в цепь индикатора сигналов и по показаниям этого индикатора судят о результатах измерения (SU №345351, МПК G01B 7/32, опубл. 14.07.1972).
Недостатком является ограниченное использование данного способа, т.к. возможно измерение площади поперечного сечения только токопроводящих проволок. Кроме того, происходит загрязнение датчика в процессе работы, что приводит к необходимости его регулярной чистки.
Также известен способ контроля микропроволоки, заключающийся в том, что микропроволоку помещают внутрь кольцевого электрода, создают между микропроволокой и электродом напряжение достаточной величины и по силе тока коронного разряда судят о диаметре (SU №364885, МПК G01N 27/00, опубл. 28.12.1972)
Недостатком данного способа являются: зависимость тока коронного разряда от давления, влажности воздуха и наличия в нем пыли, что приводит к высокой погрешности в процессе измерения, а также ограниченное использование данного способа, т.к. возможно измерение площади поперечного сечения только токопроводящих проволок.
Наиболее близким по технической сущности решением является способ измерения площади поперечного сечения микропроволоки, заключающийся в том, что фиксируют ее в жестких опорах, создают натяжение, возбуждают вынужденные поперечные колебания путем пропускания электрического тока через микропроволоку, находящуюся в магнитном поле, определяют резонансную частоту колебаний, длину и силу натяжения микропроволоки, по которым судят о площади ее поперечного сечения. Резонансную частоту колебаний определяют путем изменения частоты вынужденных колебаний микропроволоки при постоянных значениях ее длины и силы натяжения. Резонансную частоту колебаний определяют путем изменения длины микропроволоки при постоянных значениях ее силы натяжения и частоты вынужденных колебаний. Резонансную частоту колебаний определяют путем изменения силы натяжения микропроволоки при постоянных значениях ее длины и частоты вынужденных колебаний (RU №2293947, МПК G01В 7/32, опубл. 20.02.2007).
Недостатками является ограниченное использование данного способа, т.к. возможно измерение площади поперечного сечения только токопроводящих проволок.
Задачей изобретения является расширение возможностей за счет увеличения диапазона контролируемых площадей поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов.
Техническим результатом является анализ конструктивных мероприятий, необходимых для их устранения.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе бесконтактного измерения площади поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов, заключающемся в том, что фиксируют жгут в жестких опорах, создают натяжение, возбуждают вынужденные поперечные колебания, определяют резонансную частоту колебаний, закручивают жгут, задают длину, возбуждают колебания с помощью вибратора вибростенда, по резонансной частоте, длине и силе натяжения судят о площади поперечного сечения жгута.
Новизна заключаются в том, что закручивают жгут, задают длину, возбуждают колебания с помощью вибратора вибростенда, по резонансной частоте, длине и силе натяжения судят о площади поперечного сечения жгута.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На чертеже изображена установка (общий вид).
Испытуемый образец 1 прикреплен с одной стороны к металлической опоре 2, которая закреплена на основании 3, а другой конец перекинут через блок 4 и соединен с грузом 5. Металлическая опора 2 установлена на столе вибратора 6 вибростенда, на общем основании 3, на котором перпендикулярно испытуемому образцу 1 установлен стробоскоп 7, а стойка управления 8 вибростенда соединена со входом частотомера 9.
Устройство работает следующим образом. Испытуемый образец 1 зажимают в металлической опоре 2, закручивают его и другой конец, задавая длину образца, перекидывают через блок 4 и соединяют с грузом 5, масса которого может меняться. Металлическую опору 2 устанавливают на столе вибратора 6 вибростенда, на общем основании 3, на котором перпендикулярно испытуемому образцу 1 устанавливают стробоскоп 7. Стойка управления 8 вибростенда соединяют со входом частотомера 9.
Включают вибростенд. Колебаний испытуемого образца 1 на столе вибратора 6 вибростенда можно добиться путем плавного изменения частот на стойке управления 8 вибростенда. При приближении частоты вынуждающей силы к частоте собственных колебаний возрастает амплитуда колебаний скрученного жгута образца 1, наступление резонанса определяется стробоскопом 7.
Величина частоты определяется по частотомеру 9. Установив частоту резонансных колебаний скрученного жгута образца, определяют соответствующую этому режиму форму колебаний.
Необходимость скручивания жгута обусловлена вязкоупругой природой материала армирующих волокон, что приводит в развернутом виде жгута к большому демпфированию колебаний и трудностям с получением форм колебаний.
Амплитуда колебаний скрученного жгута образца на узловых линиях равна нулю, а точки поверхности скрученного жгута образца, равноудаленные от узловой линии, совершают колебания в противофазе, подсчитывают количество и расположение узловых линий в продольном направлении, т.е. определяют форму колебаний скрученного жгута образца.
Площадь поперечного сечения скрученного жгута образца можно определить из выражения для частоты его собственных поперечных колебаний. Как известно (Физический энциклопедический словарь. Т. 5 Изд-во «Советская энциклопедия», с. 98), гибкая натянутая между опорами нить при ее возбуждении совершает поперечные колебания с собственной частотой
где n - номер гармоники, L - длина нити, Т - сила ее натяжения, ρ - плотность материала нити, S - площадь ее сечения.
Задав длину скрученного жгута, силу его напряжения, определив частоту собственных колебаний, зная плотность материала жгута, из формулы (1) определяют площадь поперечного сечения скрученного жгута образца.
Меняя длину жгута, силу его натяжения за определенный интервал времени можем наблюдать явление ползучести материала образца и при этом изменение его площади поперечного сечения.
Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет расширить возможности за счет увеличения диапазона контролируемых площадей поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов. За счет того, что определяется уточненная площадь поперечного сечения образца и осуществляется непрерывный одновременный контроль в процессе растяжения до разрушения образца механических параметров (усилие и удлинение), можно повысить достоверность определения физико-механических характеристик однонаправленных пластиков,
Способ бесконтактного измерения площади поперечного сечения нетокопроводящих жгутов волокон микропластика полимерных материалов, заключающийся в том, что фиксируют жгут в жестких опорах, создают натяжение, возбуждают вынужденные поперечные колебания, определяют резонансную частоту колебаний, отличающийся тем, что закручивают жгут, задают длину, возбуждают колебания с помощью вибратора вибростенда, по резонансной частоте, длине и силе натяжения судят о площади поперечного сечения жгута.
