Устройство для измерения амплитудно-частотных и диссипативных характеристик колебаний образцов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нщ 974138 ф ьс(22) Заявлено 13. 05. 81 (21) 3285232/18-28 ИМ. Ктт,з с присоединением заявки Й 9 -С 01 Н 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15 11 82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ И ДИССИПАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕБАНИЙ ОБРАЗЦОВ возбудитель и вибродатчик с прикрепленными к ним нитями, предназначенными для создания акустической связйвибровоэбудителя и вибродатчика собразцом 2.Недостатком известного устройстваявляется низкая, точность измеренияамплитудно-частотных характеристикобразцов материалов при различных темпепературах, так какпри изменении температуры свойства образца и силанатяжения нити изменяются независимым образом, что обуславливает воз:можность .разделения вкладов в изменение амплитуды выходного сигналавиброприемника.Цель изобретения - повышение точности измерения амплитудно-частотныххарактеристик колеблющихся образцов 2 при различных температурах путемстабилизации силы натяжения нити,Указанная цель достигается тем,что устройство для измерения ампли,тудно-часТотных и диссипативныххарактеристик колебания обраэцов,содержащее основание, размещеннуюна нем разъемную печь и соосноразмещенные по обе стороны и установленные на основании с помощью З 0 держателей вибровозбудитель и виброИзобретение относится К измерительной технике и может быть использовано для измерения механических свойств твердых тел при колебаниях, например для измерения демпфирующих упругихи вибрационных характеристик образцовметаллов, стекол, полимеров и композиционных материалов.Известно устройство для непрерывной регистрации внутреннего трения и модулей упругостей, состоящее изэлектронного блока, двух вибродат,чиков (возбудителя и приемника колебаний), образца в форме стержня, подвешенного на тонких нитях вблизиУзлов колебаний (1).Недостатком данного устройства является отсутствие возможности возбуждения продольных колебаний образца, что сужает функциональные возможности устроиства.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения амплитудно- частотных и диссипативных характеристик колебаний образцов, содержащее,.основание, размещенную на нем разъемную печь и соосно размещенные до обе стороны и установленные на основании с помощью держателей виброа,с, подкопаев, С,И. Мешков, К.Г, Ваги 1 ейТоддр. и В.С. Труфановдатчик с прикрепленнымй к ним нитями,предваэначенными для создания акустической связи вибровоэбудителя к вибродатчика с образцом, снабжено емкостями с жидкостью, установленными,на.основании,: держатели выполнены в 5виде поплаков, каждый из которыхпомещен в емкость, и упругих элемен. тов, связывающих вдоль нитей возбудитель ивибродатчик с основанием.На чертеже представлена функциональ ная схема 1 стройства.Устройство состоит из основания 1,электронного блока 2 и испытательногоблока, включающего основание 1,разъемную печь 3 и соосно размещенные 35по обе стороны и установленные наосновании с помощью держателей вибровозбудитель 4, вибродатчик 5 с прикрепленными к ним нитями 6 и 7, предназначенными для создания акустической, Щ 0связи вибровозбудителяи вибродатчикас образцом, и натянутыми между вибровозбудителем 4 и вибродатчиком.5, иторцами образца 8, закрепленногов средней его части зажимом 9, емкоотей 10 и 11 с .жидкостью, например сминиральным маслом, установленнымина основании 1, причем держателивыполнены в виде поплавков 12 и 13,каждый из которых помещен в емкость10 и 11, и упругих элементов 14 и 15связывающих вдоль нитей 6 и 7 вибро,возбудитель 4 и вибродатчик 5 с основанием 1.Устройство работает следующимобразом.Напряжение переменного тока сэлектронного блока 2 подают на вибровоз.будитель 4, преобразующий этонапряжение в механические колебания,которые по нити 6 поступают на торец 40образца. 8. Колебания противоположного торца поступают по нити 7 навибродатчик 5, в котором они преобразуются в напряжение переменного тока, поступающее в электронный блок 2, 45При комнатной температуре, необходимой для устойчивой акустической связи вибровозбудителя 4 и вибродатчика5 с образцом, натяжение нитей 6 и 7задают растяжением упругих элементов 50на величину Х (см). При коэффициентежесткости упругого элемента в растянутом состоянии, равном К (г/см),сила натяжения нитей равна Е г.При нагревании образца наь 1 С его 55торец перемещается вдоль оси образцана расстояниеОгоо ьгде- средний температурный коэффициент линейного расширения материалаобразца, град. С 1 - длина образца при комнатной температуре, (см.Поплавок 12 с вибровоэбудителем 5 перемещается от центра образца 8 на ту же самую величину, а натяжение упругого элемента 14 уменьшается на величину ьЙ = К В, К - коэффициент жесткости упругого элемента в растянутом состоянии,г/см.Относительное изменение силы напряжения составляет величинуИ сИОК ь) -" - ЫО% ф (00 ф/о (г) Эта величина может быть сколь угодно малой за счет выбора материала и конструкции упругого элемента с малым коэффициентом жесткости К.Устройство позволяет поддерживать силу натяжения нитей на уровне, обеспечивающем устойчивую акустическую связь вибродатчиков с образцов с любой наперед заданнои точностью эа счет использования высокой стабильности свойств упругих элементов и отсутствия сухого трения. рри перемещениях вибродатчиков, установленных на поп- лавках. За счет этого достигается повышение точности измерения внутреннего трения, модуля упругости и амплитудно-частотных характеристик.Формула изобретенияУстройство для измерения амплитудно-частотных и диссипативных характеристик колебаний образцов, содержащееоснование, размещенную на нем разъемную печь и соосно размещенные по обе,ее стороны и установленные на основаниис помощью держателей вибровозбудительи вибродатчик с прикрепленными к ним,нитями, предназначенными для созданияакустической связи вибровозбудителяи вибродатчика с образцом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, оно снабженоемкостями с жидкостью, установленными на основании, держатели выполнены в виде поплавков, каждый из которых помещен в емкость, и упругихэлементов, связывающих вдоль нитейвибровозбудитель и вибродатчик с основанием,Источники йнформации,принятые во. внимание при экспертизе1. Криптал М.А Головин С.А. Внут.реннее трение и структура металлов,М Металлургияф, 1976, с. 74.2, Испытание металлов. Под ред.К. Нитцше, М., фМеталлургия, 1967,с. 331 (прототип).974138 Составитель А, Чнстяков Гулько Техред И.Гайду Коррек.Уагород, ул Цоеткн 8/55 Тираж 507 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делай изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д.