Устройство для определения энергии, рассеянной в материале за один цикл переменной нагрузки

(594 О 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ Е ЕЛЬСТВУ ВТОРСИОМ ЭНЕР- ОДИН пидус енко,4 Р СЛ,87. Бюл. У 9Медников, И, Д. Лаевский, М, И, Корниский и В. А, Савкин81.2(088.8)ское свидетельство СССкл. й 01 Т 1/10, 1972,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯГИИ, РАССЕЯННОЙ В МАТЕРИАЛЕ ЗАЦИКЛ ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствамопределения механических свойств материалов. Целью изобретения являетсяповышение точности и расширение частотного диапазона при измерении потерь энергии путем введения умнрлщтелей 5 частоты, несущих сигнал .в Краз, и умножителя 6 в К + 1 раз споследующим их перемножением в блоках 7 и 8 умножения. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике, к средствам определения механических свойств материала, в частности рассеяния энергии за счет внутреннего трения при циклическом погружении образца иэ исследуемого материала.Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона при измерении потерь энергии путем введения умножителей частоты несущего сигнала в К раз и К+1 раз с последующим их перемножением.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство содержит датчик 1 деформации образца, первый усилитель 2, вход которого соединен с выходом датчикадеформаций, датчик 3 механиЧеских напряжений образца, второй усилитель 4, вход которого соединен с выходом датчика 3, умножитель 5 частоты в К раз с двумя выходами, вход которого соединен с выходом первого усилителя 2, умножитель частоты в К+1 раз, вход которого соединен с выходом первого усилителя 2, а выход - с цепью питания датчика 3 механических напряжений образца, первый блок 7 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя 4, второй вход - с первым выходом умножителя 5 частоты, второй блок 8 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя 4, а второй вход - с вто- . рым выходом умирителя 5 частоты, электронный потенциометр 9 с измерительной мостовой схемой 10, нуль 40 органом 11 и исполнительным двигателем 12, вход последнего соединен с выходом нуль-органа 11, а вал соединен с ползунком реохорда мостовой схемы 10, диагональ питания мостовой схемы 10 соединена с выходом второго блока 8 умножения, а сигнальная диагональ - с соединенными послецователь но входом нуль-органа 11 и выходом первого блока 7 умножения.Устройство работает следующим об 50 разом.Испытуемый образец нагружается переменной периодической нагрузкой, изменяющейся по синусоидальиому закону. В этом случае деформация 6 образ 55 ца изменяется по закону где Я - амплитуда деформаций;И - круговая частота;- время,Механические напряжения б изменяются по зависимостий =5 яп (1 + У),где Й, - амплитуда механических напряжений;- угол сдвига фаз между напряжениями и деформациями.После усиления сигнала с датчика 1 деформаций первым усилителем 2 и прохождения усиленного сигнала через умножитель частоты 6 в цепь питания датчика 3 механических напряжений поступает электрический сигналП, =К Е яп (К+ )у 1,где К - коэффициент передачи усилителя 2,Выходной сигнал с датчика 3 механических напряжений, усиленный вторым усилителем 4, пропорционален произведению 11 на коэффициент передачи датчика 3, и его можно выразить уравнением3Б, = К, Е, яп (К+1)о 1 бяЫ (и 1 +Ц),Сигнал с выхода усилителя 4 поступает на входы блоков 7 и 8 умножения, в которых перемножается с выходными сигналами умножителя 5 частоты, которые равны на первом выходе= К яп Кя 1,а на втором выходе11 = Кяп Ки 1,где К = К 4 - коэффициент передачи умножителя 5 частоты.На выходе блока 7 умножения возникает напряжение1 = К Я я 1.п КаС.яз.п (К+1)уС б х, яз.п (сд 1 +8 ),На выходе блока 8 умножения получается напряжениеТЗ = К Я, соя КчС яп (К+1)о 3 Ь х хбяЫ (и 1 +3 ),1295209 Пт = 211 бф 611ср- 27 - "-ьЧ ККб К жителей частоть льзованием впна выходах ум К раз позволя измерений и ра ускаемых часто фазовращателя ов,Введение умн и К+1 раэ с исп сов составляющи теля 5 частоты высить точность рить полосу про счет исключения частотных сигна ножиет посшит за низко Тираж б 78 Подписно Зака НИИП оизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Напряжение П поступает в измери-.5тельную цепь потенциометра 9, а сигнал Б - в цепь питания мостовой иэ. мерительной схемы потенциометра 9. На выходе измерительной диагонали мостовой схемы потенциометра 9 возникает напряжение где- смещение ползунка реохорда измерительной мостовой схемы 10 от нулевого положения.На вход нуль-органа 11 потенциометра 9 поступает разность напряже- ний Двигатель 12 электронного потенциометра является интегрирующим звеном и перемещает ползунок реохорда.Таким образом, выполняется условие. ь-с = 0После преобразования последнего равенства получают Относительные потери энергии 6 Ъ 7- = 2 е эта,Чгде 6 М - энергия, рассеянная в материале;Ч - энергия, запасаемая вматериале за один циклпеременной нагрузки.С учетом последнего условия потери энергии через смещения ползуна реохорда выражаются уравнением Следует отметить, что предлагаечюе устройство сохраняет свои метрологические характеристики дажев том случае, если форма сигналов механических напряжений искажена и содержит высшие гармоники,Формула изобретения 10 Устройство для определения энергии, рассеянной в материале за одинцикл переменной нагрузки, содержащеедатчик деформаций, первый усилитель,вход которого соединен с датчикомдеформаций, датчик механических напряжений, второй усилитель, вход которого соединен с выходом датчика механических напряжений, электронныйпотенциометр с измерительной мосто вой схемой, пуль-органом, один входкоторого соединен с одним выводомсигнальной диагоналн мостовой схемы,и исполнительным двигателем, вход которого соединен с выходом нуль-органа, а вал соединен с ползунком реохорда мостовой схем, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, оно снабжено умножителем частоты в К+1 раз, вход которого соединен с выходом первого усилител, а выход соединен с цепью питания датчика механических напряжений,умножителем частоты в К раз с двумя 35 выходами, напряжения на которых сдвиопуты на 90 друг относительно друга,а вход его соединен с выходом первого усилителя, первым блоком умножения, первый вход которого соединенс выходом второго усилителя, второйвход - с первым выходом умножителячастоты в К раз, а выход соединенодним выводом с вторым входом нуль-:.органа, а вторым - с вторым выводом, 4 сигнальной диагонали мостовой, схемы,вторым блоком умножения, первый входкоторого соединен с выходом второгоусилителя, второй вход - с вторымвыходом умножителя частоты в К раз,а выход - с диагональю питания мостовой схемы.