Преобразователь крутильных колебаний образцов с двумя степенями свободы

р 665252 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 03,01,78 (21) 2563556/18-25 М, Кл,з б 01 Х 11/ присоединением заявкиГосударственный комите 23) Приоритет убликовано 30.05,79. Бю 53) етень20я 30.05,79 532.137 (088.8) по делам изобретении и открытийА. А. Ахлыни РУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ Изобретение относится к области измерения параметров движения, например дляизмерения затухания механических колебаний образцов с двумя степенями свободы,Оно может найти применение в лабораторной практике, например, для исследованиявязкости жидких металлов, определениявнутреннего трения конструкционных материалов и т. д,Известен датчик, например, крутильных 10колебаний, описываемый в установке дляисследования внутреннего трения металлови содержащий подвеску с инерционнымигрузами и зеркальцем, насаженным на испытуемый образец в средней его части, а 15также осветитель и индикаторную шкалу,на которой регистрируется перемещение отраженного от зеркальца луча 11,Однако такой преобразователь невозможно использовать для регистрации только 20крутильных колебаний образцов, имеющихдве степени свободы, например при закреплении их в одной точке и невозможностизакрепления в другой. В этом случае возникающие дополнительные колебания, например изгибные, приведут к искажениюискомой информации.Ближайшим техническим решением является преобразователь крутильных колебаний образцов с двумя степенями свободы, 30 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ОБРАЗЦОВ С ДВУМ содержащии колебательную систему в виде связанных между собой подвеса, стержня и тигля с исследуемой средой, помещаемых в высокотемпературную зону, систему возбуждения и измерительную тензометрическую мостовую схему 21.Этот преобразователь позволяет измерять затухание колебаний в системе, содержащей жидкий металл, выделяя только крутильные колебания. Однако подвешенная на сравнительно тонком подвесе масса вызывает в ряде случаев еще дополнительные поперечные колебания. Эти колебания с более коротким периодом, чем крутильные колебания, хотя и незначительны, но вызывают в жидком металле дополнительную составляющую. Поперечные к оси подвеса колебания не вызывают эффективного изменения емкости преобразователя в прототипе и, следовательно, не могут быть учтены.Целью изобретения является повышение точности измерений путем исключения влияния изгибных колебаний и учета влияния поперечных колебаний.Указанная цель достигается за счет того, что подвес выполнен из высокоомного сплава, к которому подсоединены свободноподвешенные низкоомный и высокоомный токо665252 кручения; поперечгде подводы, включенные в мостовую схему в виде ее плечей.На чертеже представлена схема преобразователя крутильных колебаний образцов с двумя степенями свободы.Датчик крутильных колебаний состоит из участка подвеса 1, к нижнему концу которого подсоединены низкоомный токоподвод 2 и термокомпенсатор 3. Свободные концы токоподвода 2 и термокомпенсатора 3 без натяжения закреплены к изоляторам 4 и 5. Сам подвес 1 перекинут через блок 6, предназначенный для подъема тигля 7 с металлом из печи 8. Участок подвеса 1, токоподвод 2 и термокомпенсатор 3 введены в состав мостовой тензометрической схемы 9 на выходе которой помещены фильтры 10 и 11, предназначенные для выделения крутильных колебаний и поперечных, Колебания создают с помощью катушек 12 возбуждения.Устройство работает следующим образом, Испытываемому подвесу с тиглем катушками возбуждения 12 сообщаются крутильные колебания. Вращение тигля сопровождается изгибными и поперечными колебаниями, которые воздействуют на подвес, В последнем возникают деформации от крутильных и поперечных колебаний. Изгибные колебания при этом существенны лишь в точке подвеса и на используемый участок подвеса их влияние невелико, Отмеченные деформации подвеса 1 приводят к изменению сопротивления участка, входящего, например, в виде плеча в тензометрическую мостовую схему 9.Поскольку период следования поперечных колебаний отличен от псриода крутильных, то с помощью фильтров 10 и 11 их достаточно выделить, а долю влияния каждого из них учесть. Влияние температуры на колебательную систему можно учесть с помощью термокомпенсатора 3, входяцего также в измерительную схему 9. Поскольку токоподвод 2 и термокомпенсатор 3 подвешены свободно на изоляторах 4, 5, то их влияние на затухание колебательной системы сведено до минимума.Процесс затухания колебаний в образце описывается известными соотношениямид= - 1 пА1А 1 ЬФ и +и ф б - логарифмический декремент;т - число импульсов (полупериодов колебаний); А;, А;+ - соответствующие амплиту.ды колебаний;Л - коэффициент;ЛК - энергия потерь в образце;К - подводимая энергия,4Относительная погрешность измерения 6 имеет вид:Ъ1Я (2)А1 иАргПри т=сопз 1 (т)2) основной вклад приЬА ЬА;,носят составляющие,НалиАу Ае+гпчие крутильных и изгибных колебаний, периоды которых совпадают, без их раздель ного выделения приводит к появлению нестационарных измерений сигналов ЬЛ; и ЛА;+и,. Известные способы усреднения значений А; за п периодов приводят к увелиЬочению методической погрешности , так 20окак соотношение (1) корректно лишь при т=2. Естественно, что решение задачи связано с раздельным выделением отмеченных колебаний.25 С другой стороны, нестационарное возбуждение системы с двумя степенями свободы приводит к появлению дополнительно поперечной составляющей, период которой короче отмеченных колебаний. При изуче нии свойств твердых материалов, где подвес является исследуемым образцом, а система имеет две степени свободы, поперечной составляющей, как правило, пренебрегают. Для случая изучения жидких метал лов поперечные колебания воздействуют через стержень И тигль на объем металла.Следовательно, происходит перераспределснис энергии затухания ЛЮ =ЛУпр,+ +ЛКпоп. или, что тоже самое40поп(3)кр.где бпр ЛРпр. - составляющиебпоЛВпоп - составляющие45 ных колебаний.Предлагаемое изобретение решает задачуопопвыяснения отношения Р= . , Тем саКрмым оказывается возможным получение по лезной информации с меньшими затратамина дополнительные испытания и анализ статистических данных. Формула изобретения 55 Преобразователь крутильных колебанийобразцов с двумя степенями свободы, содержащий колебательную систему в виде связанных между собой подвеса, стержня и тигля с исследуемой средой, помещаемых 60 в высокотемпературную зону, систему возбуждения и измерительную тензометрическую мостовую схему, отличающеесяказ 1038/1 Изд,330 Тираж 1089 Подписное ИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунов тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения влияния изгибных колебаний и учета влияния поперечных колебаний, подвес выполнен из высокоомного сплава, к которому подсоединены свободноподвешенные низкоомный и высокоомный токоподводы, включенные в мостовую схему в виче ее плечей,6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Релаксационные явления в твердых телах. Труды 1 Ч Всесоюзной конференции, М Металлургия, 1968, с. 1380.2, Заявка2373043, кл, б 01 И 11/16, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства СССР.