Устройство для автоматического определения степени чистоты металлов

 

(11) 55о567

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свирид-ву (22) Заявлено 09.12.75 (21) 2300065/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 13.04.77 (51) М. Кл G OIN 25/58

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 536.42(088.8) по левам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Н. Лариков, М. Е. Гуревич, Н. Е. Синицкий и В. И. Чередниченко

Институт металлофизики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

ЧИСТОТЫ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке конструкционных материалов для новой техники с заданными термическими свойствами.

Известна установка для автоматической регистрации термического расширения металлов, содержащая приспособление для растягивания температурной шкалы, шкалы перемещения и шкалы регулировки нуля, которое позволяет проводить исследования при температурах от очень низких до очень высоких.

Этот диапазон температур перекрывается за счет быстрой замены теплового экрана (1).

Однако эта установка имеет невысокую точность измерений, кроме того, необходима замена теплового экрана.

Наряду с повьппением точности измерительных систем предлагается также автоматизировать процесс вычисления коэффициента термического расширения. Это связано с тем, что определение коэффициента термического расширения графическим путем или расчет его теоретически по экспериментальным данным трудоемок и сопровождается значительным снижением точности за счет целого ряда субъективных ошибок.

Известно устройство для определения коэффициента термического расширения твердого тела, работа которого основана на том, что твердое тело подвешивается на торсионной пружийе, при помощи возбудителя возбуждаются торсионные колебания, затем измеряется период колебания при двух различных температурах. Управление отсчетным электронно-временным механизмом осуществляется с помощью фотоэлектрического датчика (2).

При дилатометрическом измерении ошибка происходит за счет изменения размеров деталей, крепящих образец и связывающих

его с измерительным прибором, которые испытывают тепловое воздействие наравне с образцом. Теоретически расчет ошибки весьма

15 трудоемок, поскольку для этого необходимо знать не только значение коэффициентов линейного расширения использованных материалов, но и распределение температур вдоль деталей конструкции. Поэтому чаще опреде20 ляют интегральную систематическую ошибку измерения в предварительном «холостом» эксперименте и учитывают ее при дальнейших расчетах.

Однако такой метод не в состоянии обеспе25 чить высокую точность измерения в силу всевозможных случайных отклонений, например в режиме нагрева-охлаждения, старения деталей дилатометра и т. д. Статистическая оценка точности в этом случае занимает воз30 можности прибора.

55О567

Известно устройство, вводящее поправку автоматически в ходе эксперимента при изменении коэффициента расширения. Введение коррекции в процессе измерения предусматривает либо замену недостающего изменения длины пластиной соответствующей толщины из металла, не подверженного превращению, равному величине ошибки, либо, изменение выходного напряжения на величину, соответствующую величине поправки (3).

Известен высокотемпературный дилатометр, в котором не исключен способ введения поправки, когда расширение измерительной системы, влияющей на измерение, определяется предварительно, а затем при измерении расширения образца автоматически вводится поправка, соответствующая измерительной части схемы (4).

В данном дилатометре расширение измерительной части схемы учитывается косвенно термодатчиком, характеристики которого совпадают с характеристиками соответствующей части измерительной системы, т. е. напряжение от термоэлемента, закрепленного на образце, чьи характеристики «напряжение-температура» подогнаны металлургическим или электрическим способом к характеристикам

«расширение-температура» измерительной системы, известным способом накладывается на измеряемое напряжение. Это устройство позволяет определить температурную зависимость коэффициента термического расш ирения.

Однако для определения степени чистоты металлов такое устройство из-за своего несовершенства, как и предыдущее, мало пригодно.

Наиболее близким техническим решением является устройство для автоматического определения степени чистоты металлов, содержащее термостат, программный задающий и регулирующий блок, измеритель температуры, функциональный потенциометр, суммирующую схему, дифференцирующую цепочку и регистрирующий блок (5).

В этом устройстве коэффициент термического расширения определяется путем измерения абсолютного расширения образца, а для улавливания малых изменений, связанных с микропримесями, необходимо произвести дифференциальные измерения; определение температурного коэффициента скорости протекания процессов путем аналитической или графической обработки весьма трудоемко и связано с целым рядом субъективных ошибок; помимо этого, применение датчика измерения размера образца при определении степени чистоты металлов делает необходимым производить операцию двойного ди фференцирован ия, что приводит к дополнительным погрешностям.

С целью повышения точности измерения степени чистоты металлов и повышения про15

60 изводительности устройства оно дополнительно содержит датчик скорости удлинения, включенный на вход суммирующей схемы, логарифмический усилитель, включенный между выходом дифференцирующей цепочки и входом регистрирующего блока, и инвертор, включенный между выходом измерителя температуры и входом регистрирующего блока.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит программный задающий и регулирующий блок 1, датчик 2 скорост и удлинения, суммирующую схему 3, дифференцирующую цепочку 4, термостат 5, функциональный потенциометр б, логарифмический усилитель 7, измеритель 8 температуры, инвертор 9 и регистрирующий блок 10.

Устройство для автоматического определен ия степени чистоты металлов работает следующим образом.

В процессе непрерывного нагрева с постоянной скоростью измеряют скорость изменения линейных размеров предварительно продеформированного образца, находящегося в термостате 5. Сигнал, снимаемый с датчика 2 скорости удлинения, поступает на вход суммирующей схемы 3, где он алгебраически суммируется с сигналом, поступающим с выхода функционального потенциометра б, моделирующего погрешность измерительной схемы, как функцию температуры. Результирующий сигнал с суммирующей схемы 3 поступает на дифференцирующую цепочку 4 и далее через логарифмический усилитель 7 — на вход регистрирующего блока 10, на второй вход которого поступает сигнал с измерителя

8 температуры через инвертор 9, пропорциональный обратной величине температуры.

По углу наклона полученной зависимости производят оценку степени чистоты металла.

Формула изобретения

Устройство для автоматического определения степени чистоты металлов, содержащее термостат, программный задающий B регулирующий блок, измеритель температуры, функциональный потенциометр, суммирующую схему, дифференцирующую цепочку и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и повышения производительности, оно дополнительно содержит датчик скорости удлинения, включенный на вход суммирующей схемы, логарифМический усилитель, включенный между выходом дифференцирующей .цепочки и входом регистрирующего блока, и инвертор, включенный между выходом измерителя температуры и входом регистрирующего блока.

Составитель С. Беловодченко

Редактор Т. Янова

Техред Л. Гладкова

Корректор Л. Брахнина

Заказ 615/15 Изд, Ке 283 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государ твениого комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2