Автоматическое устройство для регистрации температурных зависимостей модуля упругости и внутреннего трения материалов

 

it t) 682792

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Раолублил (51) М. Кл. б 01 N 3/06

G 01 N 29/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.06.77 (21) 2497252/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79

Государственный ком итет (53) УДК 620.1.087. .4:620.178. .311.62 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. А. Ерофеев и В. А. Судник

Тульский политехнический институт (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

И ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике измерения физических характеристик материалов.

Известно устройство для регистрации температурных зависимостей внутреннего трения материалов, содержащее средства нагрева образца, термопару., возбудитель колебаний образца, измерительный вибропреобразователь, который соединен с возбудителем цепью положительной обратной связи, включающей усилитель, автоматический стабилизатор уровня возбуждения, содержащий реверсивный двигатель, изменяющий коэффициент усиления усилителя возбудителя колебаний, и двухкоординатный самописец, один вход которого подключен к термопаре, а другой вход — к входу возбудителя колебаний (1).

Это устройство не позволяет получить высокую точность измерения за счет значительной инерционности автоматического стабилизатора, обусловленной использованием реверсивного двигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для регистрации температурной зависимости модуля упругости и внутреннего трения материалов, содержащее средства нагрева образца, термопару, возбудитель колебаний образца, индукционный измерительный вибропреобразователь, который соединен с возбудителем цепью положительной обратной связи, включающей усилитель, автоматический стабилизатор уровня возбуждения с после5 довательно соединенным детектором, вход которого подключен к выходу усилителя обратной связи, элементом сравнения и регулируемым усилителем, и двухкоординатные самописцы, один из входов каждого из

10 которых подключен к термопаре, а другой вход одного самописца подключен к выходу усилителя обратной связи через квадратор, а второй вход другого — к входу возбудителя колебаний (2).

15 В известном устройстве фактически стабилизируется не амплитуда А колебаний х образца, описываемых уравнением х=А-sin ь|, 20 где ю — частота колебаний;

t — время, а величина А.о, так как на вход стабилизатора поступает сигнал, пропорциональный модулю производной

25 dx

: — Аа cos t.

В процессе нагревания образца материала частота изменяется вследствие измене30 ния модуля упругости, изменяется и амп682792

3 литуда А колебаний образца обратно пропорционально изменению частоты а. l ак как сила и коэффициент внутреннего трения зависят от амплитуды колебаний образца, то температурная зависимость внутреннего трения искажается.

Цель изооретения — повышение точности регистрации температурных зависимостей модуля упругости и внутреннего трения материалов.

Эта цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено преобразователем «частота — напряжение», вход которого подключен к выходу усилителя обратной связи, и. аналоговым блоком деления, у которого вход делимого подключен через детектор к выходу усилителя обратной связи, вход делителя — к выходу преобразователя «частота — напряжение», а выход связан со входом элемента сравнения.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит средство нагрева в виде печи 1, в которой размещены образец 2, нагреватель 3 и термопара 4, возбудитель 5 колебаний образца, индукционный измерительный вибропреобразователь

6, который соединен с возбудителем 5 колебании цепью положительной обратной связи, включающей усилитель 7, автоматический стабилизатор уровня возбуждения, содержащий последовательно соединенные детектор 8, выход которого является входом делимого аналогового блока 9 деления, элемент 10 сравнения, интегратор

11, регулируемый усилитель 12, который является одновременно и звеном положительной обратной связи. К выходу усилителя 7 обратной связи подключен преобразователь 13 «частота — напряжение», выход которого соединен с квадратором 14.

Устройство содержит два двухкоординатных самописца 15 и 16. Один вход каждого самописца соединен с термопарой 4, второй вход самописца 15 через детектор

17 соединен с возбудителем 5 колебаний, а другой вход другого самописца 16 соединен с квадратором 14.

Устройство работает следующим образом.

Образец 2 испытуемого материала помещают в печь 1. В образце 2 усилителем 7 через регулируемый усилитель 12 и возбудитель 5 колебаний возбуждаются резонансные колебания. Сигнал индукционного измерительного вибропреобразователя 6, пропорциональный произведению амплитуды и частоть1 колебаний образца 2, поступает на вход цепи положительной обратной связи, усиливается усилителем 7. Преобразователь 13 «частота — напряжение» под действием усиленного усилителем 7 сигнала вибропреобразователя 6 вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте колебаний образца 2.

4

Аналоговый блок 9 деления (являющийся звеном автоматического стабилизатора уровня возбуждения), на вход делимого которого поступает выпрямленное детектором 8 напряжение, пропорциональное сигналу индукционного вибропреобразователя

6, а на вход делителя подается напряжение, пропорциональное частоте, вырабатывает сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний образца 2.

Этот сигнал сравнивается элементом 10 сравнения с заданным значением. Сигнал рассогласования поступает на вход интегратора 11, управляющего амплитудой возбуждающих колебаний с помощью регулируемого усилителя 12 так, что сигнал на выходе блока 9 деления (т. е. амплитуда колебаний образца 2) поддерживается постоянным. Напряжение на возбудителе 5 колебаний, пропорциональное возбуждающей силе и коэффициенту внутреннего трения в образце 2, поступает через детектор

17 на вход двухкоординатного самописца

15, который при постепенном изменении температуры в печи 1, измеряемой термопарой 4, вычерчивает температурную зависимость внутреннего трения.

Таким образом исключается влияние частоты колебания образца 2 и повышается точность измерения величины внутреннего трения в зависимости от температуры при постоянной амплитуде колебаний образца 2.

Сигнал преобразователя 13 «частота— напряжение» поступает на вход квадратора 14, вырабатывающего под его действием напряжение, пропорциональное модулю упругости образца 2. Это напряжение поступает на вход двухкоординатного самописца 16, вычерчивающего зависимость модуля упругости от температуры.

Вторые входы обоих самописцев подключены к термопаре 4.

Формула изобретения

Автоматическое устройство для регистрации температурных зависимостей модуля упругости и внутреннего трения материалов, содержашее средства нагрева образца, термопару, возбудитель колебаний образца, индукционный измерительный вибропреобразователь, который соединен с возбудителем цепью положительной обратной связи, включающей усилитель, автоматический стабилизатор уровня возбуждения с последовательно соединенным детектором, вход которого подключен к выходу усилителя обратной связи, элементом сравнения и регулируемым усилителем, и двухкоординатные самописцы, один из входов каждого из которых подключен к термопаре, другой вход одного самописца подключен к выходу усилителя обратной связи через квадратор, а второй вход другого— к входу возбудителя колебаний, отлича682792

Составитель О. Игнатенко

Техред А. Камышникова Корректор И, Позняковская

Редактор И. Марголис

Заказ 2016/15 Изд. Хо 536 Тираж 1090 Подписное

НПО еПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено преобразователем

«частота — напряжение», вход которого подключен к выходу усилителя обратной связи, и аналоговым блоком деления, у которого вход делимого подключен через детектор к выходу усилителя обратной связи, вход делителя — к выходу преобразователя «частота — напряжение», а выход связан со входом элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 161559, кл. G 01 N 19/00, 1962.

2. Судник В. А. и др. Схемы построения автоматических приборов для непрерывной регистрации неупругих и упругих свойств металлов. — «Проблемы прочности», 1975, 10 № 8, с. 120 — 125 (прототип).