Устройство для измерения и регистрации максимальных усилий при испытаниях материалов

 

Союз Соввтскик

Социалистичвскик

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii936417 (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 01.10.80 (2l) 2991711/18-21 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

Н 03 К 13/О2

1Ьвударстеиныб квинтет

ССОР ао двоам нзобретеннй и открытей (23) Приоритет (53) УДК 681. 325 (088. 8) Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 1 5 . 06 . 82 (72) Авторы изобретения

М. П. Лапшин, Ю. Ф. Прохоровский и Н. Н. Сизиков (Vl ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ

МАКСИМАЛЬНЫХ УСИЛИЙ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к преобразованию и кодированию информации, а именно к устройствам для преобразования амплитуды аналогового сигнала в цифровую форму, в частности

5 к устроиствам для измерения и регистрации максимальных значений усилий при испытаниях материалов и изделий на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, гидравлический разрыв и т.п., когда аналоговый сигнал резко спадает до нуля в момент разрушения испытательного образца.

Известны устройства, содержащие аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), который выдает число в параллельном коде, вспомогательный регистры, храняющий предыдущее значение кода, и блок сравнения кодов.

При этом АЦП выдает через опреде- 20 ленные промежутки времени новое число, которое сравнивается с предьду" щим числом, записанным в регистре, и если новое число больше (меньше) Ъ старого, то в регистр записывается новое число. Когда число перестает увеличиваться (уменьшаться), фиксиру" ют момент максимума (минимума) (1).

Однако в аанных поеобоазователях ошибки в определении момента и амп-1 литуды экстремема возникают вследствие того, что моменты отсчета АЦП, сравнения нового числа со старым и записи в регистр нового числа иногда не совпадают с моментами появления экстремума. Относительно сложна и схемная реализация таких преобразователей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения и регистрации максимальных усилий при испытаниях материалов, содержа" щее последовательно соединенные датчик усилий и аналого-цифровой преобразователь, а также счетчик и цифропечатающее устройство (2 1.

При испытаниях материалов и изде. лий на растяжение, сжатие, гидравли.

936417

3 ческий разрыв и т.п, значительные ошибки в измерениях таким преобразоsателем могут возникнуть при исчезновении исследуемого сигнала в момент разрушения испытываемого образца .

Цель изобретения — уменьшение погрешности и повышение надежности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения и регистрации максимальных усилий при испытаниях материалов, содержащее последовательно соединенные датчик усилий и аналого-цифровой преобразователь, а также советчик и цифропечатающее устройство, введены датчик момента разрушения испыть.ваемого образца, многовходовый элемент И-НЕ, по одному элементу HE и двухвходовому элементу И-НЕ на каждый разряд цифрового кода, соединенные последовательно, причем вход элемента HE соединен с выходом соответствующего разряда аналого-цифрового преобразователя, выход двухвходового элемента

И-НЕ соединен с соответствующим входом многовходового элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с сосоответствующими управляющими входами 3р двухвходового элемента И-НЕ каждого разряда и входами цифропечатающего устпойства, упоавляюший вхоа которого соединен с выходом датчика момента разрушения испытываемого образца, а выход "конец измерения " аналогово-цифрового преобразователя соединен с дополнительным входом многовходового элемента И-НЕ.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — график, поясняющий работу устройства.

Устройство состоит из датчика 1 усилий, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, преобразующего анало45 говый сигнал в цифровой параллельный код и выдающего импульсный сигнал конец измерения при окончании каждого цикла измерения, элементов НЕ 3, двухвходовых элементов И-HE 4, много- о входового элемента И-НЕ 5, счетчика б-с выходом результата счета в параллельном коде, датчика 7 момента разрушения испытываемого образца и цифропечатающего устройства (ЦПУ) 8.

На каждый разряд кода имеется один элемент HE и один двухвходовый элемент И-НЕ.

В исходном состоянии (при включенном питании), когда усилие на испытываемом образце, аналоговый сигнал на входе и цифровой на выходе ЛЦП равны нулю, а счетчик сброшен на нуль, на входы элементов 3 действуют сигналы от АЦП, уровень которых соответствует логическому "0, а на их выходах.и, следовательно, на первых (по схеме фиг. сверху) входах двухвходовых элементов 4 сигналы, уровень которых соответствует логической "1 . На вторых (по схеме фиг.1 снизi) sxopax элементов 4 сигналы от счетчика 5 соответствуют логическому "0". Следовательно, на выходах всех элементов 4 действуют сигналы, уровень которых соответствует логической 1". При отсутствии сигнала конец измерений" с выхода АЦП, что соответствует сигналу логического 0", на первом сверху входе элемента

5, и наличии логической 1 на всех остальных входах элемента 5 на его выходе также будет логическая "1".

При поступлении от АЦП сигнала "Конец измерений на выходе элемента 5 появляется сигнал, уровень которого соответствует логическому нулю.В результате этого на счетчик 6 поступает и запи записывается пеовый счетный импульс спответствчпший едини„е млад его разряда кода. Последнее приводит к тому, что на оба входа элемента 4 (по схеме фиг. 1 первого снизу) поступают сигналы, соответствующие логической 1", а на его выходе - логический

"0 В связи с этим на выходе многовходового элемента 5 вновь устанавливается сигнал, уровень которого соответствует логической "1 . Начиная с этого момента устройство пддготовлено к измерению исследуемого сигнала.

Процесс измерения исследуемого сигнала и его максимального значения поясняется схемой (фиг. 1) и графиком, представленным на фиг. 2, где в функции времени t приведены:

Х(1) - значение исследуемого сигнала в аналоговой форме на входе ЛЦП;

x(t ) — значение этого сигнала в цифровой форме на выходе АЦП; x1,(t) значение того же сигнала в цифровой форме на выходе счетчика. Причем значения x (t) и x! (t) принимают аискоетные значения, коатные единице младшего разряда, используемого в устройстве цифрового кода.

Формула изобретения

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Нетребенко К. А. Компенсационные схемы амплитудных вольтметров и указателей экстремума, 1967, с.2426.

2. Авторское свидетельство СССР

N 256394, кл. H 03 K 13/02, 1967. (прототип).

5 93641

Для пояснения принципа действияустройства за начало отсчета времени принимается момент готовности устройства к измерению исследуемого сигнала, т.е. момент. когда x(t)=0.=

=x(t)=0, а значение x<(tJ равно еди нице младшего разряда кода.

При достижении исследуемым сигналом значения, соответствующего единице младшего разряда кода на выходе

АЦП 2(момент времени t на фиг.2)-,сиг нал, .соответствующий логической "1", от АЦП проинвертируется элементом

3 (по схеме фиг. 1 нижним) и в качестве логического "0" поступает íà 1s первый вход элемента 4 (по схеме фиг. 1 нижнего). На втором входе этого элемента сигнал от счетчика соответствует логической "1". Следо вательно, на выходе этого элемента 20 появляется сигнал, соответствующий логической "1". Тогда, в момент прихода от АЦП импульс "конец измерений" на всех входах элемента 5 действуют сигналы, соответствующие ло- д гической "1", а на выходе логическо1му "0". В результате этого в счетчике 6 записывается второй счетный импульс, который изменяет состояние второго входа элемента 4 (по схеме щ фиг. 1 второго снизу) с логического

"0" на логическую "1"., а на выходе этого элемента появляется сигнал логического "0". На выходе же элемента 5 устанавливается сигнал, соответствующий логической "1

При достижении исследуемым сигналом значения, соответствующего двум единицам младшего разряда кода на выходе АЦП (момент времени на фиг, 2) процесс повторяется и в счетчике 6 записывается число 3. И так далее, т.е. при каждом цикле изменения числа на выходе АЦП на единицу младшего разряда (в сторону увеличения) в счетчике записывается дополнительно один счетный импульс, а общее значение числа в счет чике превосходит значение числа на выходе АЦП на одну единицу младшего разряда кода.

Пои разрушении испытываемого образца (момент времени tz на фиг. 2) сигналы x(t) и x(t) исчезают, а значение х„(й)записанное в

55 счетчике, остается, принимается эа максимальное значение исследуемого сигнала и по сигналу срабатывания датчика 7 регистрируется цифропечатающим устройством 8. После окончания печатания устройство 8 выдает сигнал "Сброс" для установки счетчика в нулевое положение, а всего устройства в исходное состояние, Максимальная абсолютная погреш" ность измерения амплитуды исследуемого сигнала при использовании пред. лагаемого устройства не превышает плюс 1 младшего разряда,используемого в устройстве кода.

Устройство для измерения и регистрации максимальных усилий при испытаниях материалов, содержащее последовательно соединенные датчик усилий и аналого-цифровой преобразователь,а также счетчик и цифропечатающее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погреш" ностей и повышения надежности измерения, в него введены датчик момента разрушения испытываемого образцп, многовходовый элемент И-НЕ, по одному элементу НЕ и двухвходовому элементу И-НЕ на каждый разряд цифрового кода, соединенные последовательно, причем вход элемента НЕ соединен с выходом соответствующего разряда аналого-цифрового преобразователя, выход двухвходового элемента И-НЕ соединен с соответствующим входом многовходового элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами двухвходового элемента И-НЕ каждого раз" ряда и входами цифропечатающего устройства, управляющий вход которого соединен с выходом датчика момента разрушения испытываемого образца, а выход "Конец измерений" аналогоцифрового преобразователя соединен с дополнительным входом многовхсдового элемента И-НЕ.

936А 7

Редактор H. Воловик

Заказ 4256/75

J(<

ХИ

)t кС

Составитель В. Иахнанов

Техред И. Гайду КоРРектоР 9, Макаренко

Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4