Устройство для измерения коэффициента термического расширения

О Л И С А Н И Е 11 5421 оь Союз Советских Социалистических Респубпик. Кл,01 К 5/О рисоединением заявкиосударстеенныи комиСонета Министроа ССпо делам изобретениии открытий(72) Авторы изобретения Н. Лариков, М. Е, Гуревич, Н, А, Грицай и В, И, Чередниченко зики АН Украинской ССР тут металл 1) Заявител(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КО РАСШИРЕНИЯИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГ 2 ность обуслово определенной ые затраты вре. иства являетс сти удлинения нцирующие эления, первое и блок задания данн рвого и второ- подключены к Изобретение относится к области автоматики и приборостроения и предназначено для использования в системах испытаний новых конструкционими свой ных материалов с заданными термическ ствами,Известные устройства для измерения коэффициента термического расширения твердого тела, детали которых, удерживающие образец и передающие его удлинения измерительному прибору, нагреваются и охлаждаются вместе с образцом, требуют для определения абсолютного расширения образца или коэффициента термического расширения решения предварительного значения дилатометрических характеристик их и даже температурного градиента вдоль каждой из них.Погрешности, полученные при их определении, полностью входят в результаты измерений. Поскольку определение градиента является сложной и трудоемкой задачей, то чаще всего поправки на расширение деталей вводятся без учета градиента, что значительно снижает точность результатов измерений. Наиболее близким техническим решением к му изобретению является устройство для изя коэффициента термического расширения,содержащее последовательно соединенные блок задания скорости нагрева, регулирующий блок, термостат и измеритель температуры, подключенный к одному из входов регистратора. Однако в таком устройстве применены датчики измерения малых перемещений, что затрудняет получение достаточно широкого динамического диапазона, т.е. в процессе нагрева (охлаждения) могут создаться условия, когда изменение размеров образца выйдет за пределы динамического диапазона датчика перемещений. Кроме того, известное устройство не обеспечивает постоянной скорости нагрева на начальном участке, даже при настройке регулятора, близкой к оптимальной (что связано с переходными процессами), и его низкая производительлена применением образцов строгдлины, что вызывает дополнительнмени на их изготовление.Отличием описываемого устрото, что оно содержит датчик скорообразца, первый и второй дифферементы, нуль-инцикатор, блок сравнвторое реле, делитель напряжениямасШтаба и блок памяти. Выходы иго дифференцирующих элементов35 40 45 50 обмотке первого реле и другому входу регистратора соответственно через нуль-индикатор и делитель напряжения. Блок задания масштаба связан с блоком задания скорости нагрева, и к его управляющему входу подключен первьй выход первого реле, первый вход которого соединен с выходом блока памяти. Входы блока памяти и блока сравнения, к выходу которого подключена обмотка второго реле, соединены соответственно со вторым и третьим выходами первого реле, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам датчика скорости удлинения образца, третий выход которого и вход первого дифференцирующего элемента связаны соответственно со входом и выходом второго реле.Это позволяет повысить быстродействие и точность работы устройства,На чертеже показана блок-схема устройства.Устройство содержит измеритель температуры 1, блок сравнения 2, первое реле 3, термостат 4, датчик скорости удлинения образца 5, первый дифференцирующий элемент б, регулирующий блок 7, блок памяти 8, нуль-индикатор 9, блок задания скорости нагрева 10, блок задания масштаба 11, второе реле 12, второй дифференцирующий элемент 13, делитель напряжения 14 и регистратор 15.Устройство работает следующим образом, В момент включения блок задания скорости нагрева 10 выдает через регулирующий блок 7 строго определенную мощность на нагреватель термостата 4, Образец начинает удлиняться, и на выходе датчика 5 появляется электрический сигнал в виде одногорбовой кривой. Вершина одногорбовой кривой является точкой перегиба кривой разгона. Для определения момента времени, при котором сигнал датчика 5 достигает максимума, его выход соединен со входом дифференцирующего элемента 6 через контакты реле 3, управляемого сигналом блока сравнения 2, и со входом нуль- индикатор 9 Таким образом, нуль. индикатор 9 срабатывает только тогда, когда сигнал на выходе датчика 5 достигает максимальной величины. По сигналу с выхода нуль-органа срабатывает реле 12, разрывающее своими контактами цепи между датчиком 5 и блоками сравнения 2 и памяти 8 и замыкающее цепь между блоком памяти 8 и блоком задания масштаба 11. Последний, воздействуя на блок задания скорости нагрева 10, поднимает мощность до установленной скорости нагрева, после чего начинается нагрев образца с заданной скоростью. При этом регулируемьй параметр не зависит от формы и размера образца. 10 15 20 25 30 Дифференцирование температуры производится с помощью двух тепловых элементов 13 с различной инерционностью. Сигнал с дифференцирующего элемента 13 через делитель напряжения 14 поступает на вход одной из координат регистратора 15,на вход второй координаты которого сигнал поступает с измерителя температуры 1.Для исключения ложного срабатывания реле 12 дифференцирующий элемент 6 подключен к выходу датчика 5 через контакты реле 3, которое включается только после появления сигнала на выходе блока сравнения 2.Технико-экономический эффект заключается в том, что общая точность измерения повышена за счет более точного нагрева, а также возможности проведения измерения на образцах больших размеров при сохранении чувствительности датчика.Повышение производительности достигается за счет уменьшения времени на обработку результатов, на определение и введение поправок, а также за счет отсутствия жестких требований к размеру образца. Формула изобретения Устройство для измерения коэффициента термического расширения, содержащее последовательно соединенные блок задания скорости нагрева, регулирующий блок, термостат и измеритель температуры, подключенный к одному из входов регистратора, отличающее ся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы устройства, оно содержит датчик скорости удлинения образца, первьй и второй дифференцирующие элементы, нуль-индикатор, блок сравнения, первое и второе реле, делитель напряжения, блок задания масштаба и блок памяти, причем выходы первого и второго дифференцирующих элементов подключены к обмотке первого реле и другому входу регистратора соответственно через нуль-индикатор и делитель напряжения, блок задания масштаба связан с блоком задания скорости нагрева, и к его управляющему входу подключен первьй выход первого реле, первый вход которого соединен с выходом блока памяти; входы блока памяти и блока сравнения, к выходу которого подключена обмотка второго реле, соединены соответственно со вторым и третьим выходами первого реле, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам датчика скорости удлинения образца, третий выход которого и вход первого дифференцирующ его элемента связаны соответственно со входом и выходом второго реле.542105 Составитель Т НичипоровичТехред А. Демьянова Корректор Б, Югас Редактор Л. Утехина Закаа 5955/27 Филиал ППП " Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 817 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5