Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов

Союз СоветсеаСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ(61) Дополнительное (22) Заявлено 24.12.76 к авт. сви 34252/18. 2 51) М, Кл. (3 01 й 11/ соединением заявкиГасударстванный номнтет СССР аа далам наоаратаннй н аткрытнй, Н. Плотник остовский ордена Трудового Красного Знамени го университет(71) Заявите нный УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к устройствам для измерения реологических свойств полимерных материалов, таких как динамический модуль упругости, тангенс угла механических потерь и др,Известно устройство для измерения реологических свойств твердых материалов, содержащее термокамеру с регулятором температуры, пассивный и активный захваты для испытуемого образца, замкнутый следящий контур, задавший нуж. ную частоту генератора инфранизких гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазе на 90, соединенный с задатчиком амплитуды колебаний в виде прецизионного ослабителя, выход которого соединен с датчиком угла поворота в виде зеркального гальванометра, оптический квантовый генератор, генерирующий коллимированный пучок света, фотоэлементы, подключенные к сопротивлению нагрузки, последовательно соединенные с сопротивлением, усилитель переменного напряжения, демодул ятор, усилитель постоянного напряжения, буферный усилитель, усилитель мощности, выход которого соединен со связанной с активным захватом и помещенной в постоянное магнитное поле приводной катушкой. Кроме того устройство содержит анализатор передаточной функции, соединенный с генератором гармонических колебаний и усилителем постоянного напряжения.Это устройство не обеспечивает высокую точность измерения материалов с большим содержанием динамических модулей 1 с малым содержанием модулей потерь) 111. Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство для измерения реологических свойств твердых материалов, которое содержит термокамеру с регулятором температуры, пассивный и активный захваты для закрепления испытуемого образца, замкнутый следящий контур, включающий в себя генератор гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазе на 90, соединенный с задатчиком амплитуды колебаний в виде прецизионного ослабителя, выход которого соединен с датчиком угла поворота в виде зеркального гальванометра, оптический квантовый генератор, генерируюций коллимированный пучок света, сравнивающее устройство в виде фотоэлементов, подключенных к сопротнв.лению нагрузки, последовательно соединенных с сопротивлением, усилитель переменного напряже ния, демодулятор, усилитель постоянного напря. жения, буферный усилитель, сумматорный усилитель, выход которого соединен со связанной с активным захватом и помещенной в постоянное магнитное поле приводной катушкой й ,Кроме того, устройство содержит анализатор передаточной функции, соединенный с гене. ратором гармонических колебаний, усилителем постоянного напряжения, и Отградуированные в значениях механического момента прецизионные ослабители, выходы которых подсоединены к сумматорному усилителю,а входы одного из них - к выходу генератора с фазой, равной нулю, а, другого - к выходу генератора с фазой, равной 90 .Это устройство обладает недостаточной точностью измерения.реологических свойств твер. дых матереаловь а также неВВ 1 сокой скОростыо испытаешй. Причиной этОГО является то, что до входа в анализатор сип 1 ал, пропорциональный углу закручивания образца, проходит через уси. лнтель и катушку, которые искажают сигнал из-за нестабильности козффицпента усиления шумов, дрейф, нелинейности характеристики катушки, кроме того прецизионные ослабители, проградуированные в значениях механического момента, установлены в це 1 ш, соединяющей генератор с сумматорным усилителем, который также искажает сигнал деформации образца, все это в целом значительно снижает точность измерения таких характеристик, как динамический модуль. %ч упругости и тангенс угла механических потерь, Кроме того установка прецизионных ослабителей в разомкнутой цепн нагружения приводит к за. тяжке времени установления Вынужденных кола ба 1 тй в образце, т.е. В значительной степени огргпшчива 1 атся возможности замкнутого конту. ра слежения ло сокращению времени переходного процесса,р образце, что приводит к уменьшению скорости испытания,Целью изобретения является повышение то 1- ности измерений и сокращения времени испы тания.Достигается это тем, что устройство снабжено связанным с пассивным захватом датчиком кру.тящего момента н пассивным сумматором, один из входов которого соединен с датчиком силы, а два других - Выходами генератора гармони. ческнх колебаний, причем выход сумматора соединен через дополннтельньп: усилитель с одним из входов анализатора передаточной функции, другие входы которого подсоедгп 1 ены к выходам генератора, а Выходы анализатора - к блоку измерения и прецизионным дел 1 пелям, установленным в цепи между пассивным сумматором и генератором гармонических колебаний. На чертеже изображена блок. схема устрой.ства,Устройство для измерения реологическихсвойств твердых материалов содержит термока.5 меру 1 с регулятором температуры 2, Внутритермокамеры установлены активный 3 и пассив.ный 4 захваты, в которых крепится испытуемый образец 5. Активный захват 3 соединен с замкнутым следящим контуром, включающим в себя 1 О помещенную в постоянное магнитное поле приво.дную катушку 6, закручивающую испытываемый образец 5, датчик 7 угла поворота образца, соединенный со сравнивающим устройством 8 в виде алгебраического сумматора, выход которого со 1 з единен через усилитель напряжения 9 и усилительмощности 10 с приводной катуцжой 6, а вход через прецизионный ослабитель 11 - с выходом генератора 12 инфранизких колебаний с фазой О.Ослабитель. 11 служит для задания амплитуды о колебанийУстройство также снабжено суммато.ром 13 и датчиком 14 кутящего момента, свя.занным с пассивным захватом 4. Один из Выхо.дов пассивного сумматора 13 соединен с выхода.ми генератора 12 гармонических колебаний, " один - с выходом генератора с фазой, равнойнушо, а другой - с фазой, равной 90 . Выход пассивного сумматора 13 подключен через допол 11 нтельный усилитель 15 к входу анализатора передатощ 1 ой функции 16, а два других его Вхо.да - к выходам генератора 12 гармонических колебаний, Выходы анализатора передаточной функции соединены с блоком измерения 17 реологических свойств испьпуемого образца 5 и с прецизио 1 шымн ослабителями 18, 19, установлен 35 ными В Цепи мемщу пассивным сумматором 13 игенератором 12 гармонических колебаний,Устройство для измерения реологическихсвойств твердых материалов работает следующимобразом,4 ЯГенератор 12 гармонических колебаний задаат частоту, а прецизионный ослабитель 11 - аюитуду колебаний приводной катушки 6 устройства, которая, воздействуя на активный за.хват 3, закрывает испытуемый образец 5 иа требуему 1 о величину, Этот режим нагружения образца 5 поддерживают с помощью следящего контура, включающего в себя также датчик 7 угла поворота, сравнивающее устройство 8, усилитель напряжения 9 и усилитель мощности 10, Крутящий момент катушки 6 вызывает появле.ние В датчике 14. сигнала, пропорционального вали мне крутящего момента который поступает с датчика 14 В пассивный алгебраический сумма.тор 13, Одновременно сигнал с генератора 12 гармонических колебаний через прецизионные делители 18, 19 также попадает в пассивный алгебраический сумматор 3, где сравнивается с5 филиал ППП "Патент"г. Ужгороц, ул, Проектная, 4 сигналом датчика крутя,цего момента 14. Резуль. тируюший сигнал с пассивного сумматора 13 усиливается усилителем 15 и поступает в анализатор передаточной функции 16. Сюда же поступают сигналы с фазами, равными 0 и 90", от генератора 12 гармонических колебаний, Анализатор 16 по. средством автоматического изменения коэффициентов деления, в прецизионных Ослабителях 18 и 19 минимизирует сигнал с выхода пассивного сумматора 13 по квадратичному критершо. Сиг. налы, пропорциональные коэффициенту деления в прецизионных ослабителях 18, 19, ропорпио. нальны измеряемым свойствам материалов, при этом сигнал, поступающий на прецизионный осла.1 Я битель 18, пропорционален дицаьеческому модулю, а на ослабитель 19 - модулю потерь. Анализатор 16 также включает и сеоя устройство для автоматической регулировки масштабов измеряемых своиств. Это нобходимо для Обеспечениязд равномерной точности для материалов как с малым, так и с большим содержанием модулгй. Измеряемые величины выводятся йа блок изме. рения 17 и могут быть записаны .на приооре непрерывкой записи измеряемых характеристик25 (на чертеже не показан). Последнее необходимо для измерения характеристик материалов при неизотермических режимах испытатщй. Прегл.:.гаемое устройство обеспечивает повышечце точ. ности измерения реологических свойств матеЮ риалов, высокую степень автоматизацзги эксперимента и возможность проведения измерений при неиэотермических режимах испытаний для мате.риалов как с большим, так и с малым содержанием динамических модулей,Формула изобретенияУстройство для измерения реологическихсвойств твердых материалов, содержащее термокамеру с регулятором температуры, активный нпассивный захваты для испытуемого образца,замкнутый следящий контур, включающий генератор гармонических колебаний, с выходами,осдвинутыми по фазе на 90, датчик угла поворотаОбразид, сравнивающее устройство, усилители напряжения и мощности, подсоединенные к приводной катушке, связанной с активным захватом ипомешентой в однородное поле постоянногомагнита, анализатор передаточной функции и прецизионные ослабители, о тл и чаю щ ее си тем,что, с целью повьшашная точности измерений исокращенлвоемени цсцьтаннй, Оно сцабженовлзанцьм с пас( цгцым 3 хватом датпком кру-ящег- .лЕЦта Ч " СсиЗНЫМ СУ 104"ТОРОМ, ОДИНпз входов которого соединен с датиком крутя"щего момента, а два долгих - с выходами генератооа гавмонических колебаний, причем выходсумматора соединен через дополннтельньщ усили.тель с одним цз входов ыынзатора передаточнойфункции, другие входы которого подсоединены квыходам генератора, а выход - к блоку измереши и прецизионным ослабителям, установленным в цепи между пассивным сумматором игенератором гармонических колебаний,Источники информац 1 ипринятые во внимание при экспертизе1. Заводская лаборатория. 1973, т, 39, У 11, с.1402 - 14142. Авторское свидетельство СССР У 434801,кл 601 й 1/16 1972 1 д, ПЕППИ Заказ з 46/41Тираж 1089 Подписное