Динамический индикатор физических величин

(/;Фар", " ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ И 2 С.В.Армеха- МашиИЗИьэовано формакта конх, Цель НОСТИ И меньшеиспол йиин объе тания абиль щим , выэо ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авдеев Б,А. Техника определеннических свойств материалов, - Мностроение, 1965, с. 294-297.Авторское свидетельство СССРМ 1739198, кл. 6 01 О 1/16, 1992,АТОР(57) Изобретение может бытьдля индикации результирующции о состоянии или свойстватроля при динамических испыизобретения - повышение стнадежности индикатора в раб Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для индикации результирующей информации о состоянии или свойствах объекта контроля при динамических испытаниях,Цель изобретения - повышение стабильности и надежности индикатора в работе, уменьшение его габаритов и веса.Йа фиг.1 изображена структурная схема предложенного динамического индикатора физических величин; на фиг,2 - эпюры скорости бойка; на фиг,3 - эпюры ударного ускорения; на фиг.4 - эпюры резкости удара.Индикатор содержит корпус 1, боек 2 с индентором 3 из твердого сплава, магнитоиндукционный датчик 4 скорости бойка, последовательно соединенный с согласую усилителем 5, первый дифференциатор 6 ние его габаритов и веса. Для измерения пикового значения резкости напряжение с датчика скорости, усиленное по амплитуде в усилителе, подается в первый дифференциатор, где дифференцируется импульс напряжения и на выходе выделяется электрический сигнал, пропорциональный изменению ударного ускорения бойка в процессе нагружения соударяющихся тел, Во втором дифференциаторе производится повторное дифференцирование электрического импульса, и на выходе его выделяется импульс напряжения, пропорциональный резкости удара на этапе нагружения, Амплитудное значение второй производной измеряется пиковым детектором и поступает на аналого-цифровой преобразователь, где исковое значение резкости преобразуется в цифровой код. 4 ил. деляющий первую производную входного д сигнала, т.е, ударное ускорение бойка, вто- р рой дифференциатор 7, выделяющий вторую производную входного сигнала, т.е.резкость удара, пиковый детектор 8, изме- С ряющий амплитуду входного сигнала (рез- Ы кость удара), аналого-цифровой преобразователь 9, преобразующий анало- ( говый сигнал от детектора в цифровой код, например двоичный, компаратор 10, фиксирующий момент включения АЦП в режим измерения и преобразования, генератор 11 тактовых импульсов, вырабатывающий последовательность тактовых импульсов, необходимых для работы АЦП, и цифровое табло 12, индицирующее в цифровом виде величину, пропорциональную амплитуде резкости удара.Индикатор работает следующим обра 18002705055 Корпус 1 устанавливают на поверхность испытуемого материала. Боек 2 с установленным в нем постоянным магнитом поддействием силы тяжести или с помощью пружины (на фиг.1 не показана) разгоняютдо определенной скорости его соударения споверхностью испытуемого материала н,(фиг,2), Известно, что отношение максимальной амплитуды ударного ускорениябойка к максимальной длительности упругопластического деформирования материала ( ) служит объективным критериембмаксТмаксмеханических свойств испытуемых материалов, в частности их прочности или твердости. Следовательно, закон измененияударного ускорения во времени при нагружении соударяющихся тел можно представить в видеа=1 (с),где ф) - функция, зависящая от временисоударения, которое, в свою очередь, определяется физико-химическими свойствамиматериала; например, чем прочней (илитверже) материал, тем меньше длительность Ь и круче фронт зависимости а=ф),При этом резкость бойка )(т) в процессе нагружения и будет характеризовать крутизнуфронта зависимости а(т), изменяясь по меревнедрения бойка от 0 до максимальной величины )макс и вновь до 0 на этапе нагружения, Очевидно, что резкость,характеризующая скорость измененияударного ускорения во времени, будет представлять собой производную от последнего,т,е. )= (или вторую производную побабтб чскорости г ). Следовательно, пиковоебтзначение резкости на этапе нагруженияпропорционально физико-механическимсвойствам материала с учетом того, что масса и упругие свойства материала бойка ос-.таются неизменными при проведении испытаний и выбранной конструкции ударного устройства и форме индентора, На эпюрах наглядно показано, что при испытании двух материалов с различной прочностью (или твердостью НД), при этомап айагНО 1 Н 02, т.е, - ), скорости изменетщ тгп 2ния во времени ударного ускорения такжеОа 1 б а 2 будут различными ( б ) б ), абтра бьг следовательно, будут различны и пиковые ЗНаЧЕНИЯ РЕЗКОСТИ Омакс 1)максг), ПО ВЕЛИЧИ- не которых можно судить о физико-механи 10 15 20 25 30 35 40 ческих свойствах материалов при их динамических испытаниях.Для измерения пикового значения резкости в предлагаемой схеме напряжение с датчика 4 скорости, усиленное по амплитуде в усилителе 5, подается в блок 6, в котором производится дифференцирование импульса напряжения и на выходе выделяется электрический сигнал, пропорциональный изменению ударного ускорения бойка в процессе нагружения соударяющихся тел (фиг,3). Затем в блоке 7 производится повторное дифференцирование электрического импульса, и на выходе этого блока выделяется импульс напряжения, пропорциональный резкости удара на этапе нагружения (фиг.4), т.е, ф) - . При этомбгч бабг бтамплитудное значение второй производной О 1 макс ИЗМЕРЯЕТСЯ ПИКОВЫМ ДЕтЕКтОРОМ 8 И поступает на вход АЦП 9, в котором исковое значение резкости преобразуется в цифровой код, Включение АЦП 9 в режим измерения и преобразования 01 макс=-)макс производится компаратором 10, который срабатывает в момент перехода зависимости О через ноль (в момент времени Ь) по сигналу со второго дифференциатора 7, Далее цифровой код, пропорциональный величине 01 мвкс, подается на цифровое табло 12, на котором индицируется величина, пропорциональная )макс, которая и используется для оценки физико-механических характеристик испытуемых материалов,Формула изобретения Динамический индикатор физических величин, содержащий корпус, установленный в нем боек с индентором и магнитно-индукционный датчик скорости, бойка, сигнальная обмотка которого подключена через согласующий усилитель к первому дифференциатору, второй дифференциатор, соединенный с компаратором, аналогоцифровой преобразователь, соединенный с выходом генератора тактовых импульсов, и цифровое табло, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности и надежности работы, уменьшения габаритов и веса, в него введен пиковый детектор, вход которого соединен с выходом второго дифференциатора а выход - с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, причем выход первого дифференциатора соединен с входом второго дифференциатора, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом цифрового табло, а выход компаратора - с третьим входом аналого-цифрового преобразователя,1800270 люлграгл аЮ Составитель А,Астахов едактор Техред М. Моргентал Корректор М.Петров01 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага аказ 1156 ВНИИП Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5