Устройство для определения динамических характеристик материалов

Номер патента: 1021953

Авторы: Балашов, Беляков, Нетусов, Худяков

ZIP архив

Текст

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по измеренным параметрам свободно затухающих колебаний.Наиболее близким к изрбретениюпо технической сущности являетсяустройство для определения динамических характеристик материалов, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности, электромеханический возбудитель колебаний,вибропреобразователь, связываемыйс исследуемым материалом, усилитель полосовой фильтр, фазовращатель, автоматический регулятор уровня нозбуждения и ключ, выход которогосоединен с входом усилителя мощности,и подключенные к выходу полосового фильтра последовательно соединенные амплитудный дискриминатор,счетчик импульсов и регистратор 1(.Недостатком устройства янляетсянизкая точность измерения, обусловленная тем, что измерению в автоматическом режиме подлежит расход электрической мощности возбудителя,пропорциональный внутреннему трениюпри .вынужденных колебаниях. Однакоэта мощность, кроме потерь на внутреннее трение, в сильной степенизависит от изменения модуля упругости материала под воздействием внешних факторов (например, температуры,ради ции и т д ) от расстояния между материалом и электромеханическимвозбудителем. Это расстояние можетизменяться как в процессе проведения эксперимента (изгиб, закручивание вследстние воздействия, например,температуры), так и в процессе ус Оталости материала от одного опыта кдругому. Частичная компенсация низкой точности измерения достигаетсятем, что проводят дискретные (вручном режиме) измерения электронным 45блоком калибровки при свободно затухающих колебаниях.Цель изобретения в .повышение точ.: ности и автоматизации измерений свободно затухающих колебаний.Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения динамических характеристик материалов, содержащее последовательносоединенные усилитель мощности, электромеханический возбудитель колебаний, вибропреобразователь, связы" ваемый с исследуемым материалом,усилитель, полосовой Фильтр, фазовращатель, автоматический регулятор уров ня возбуждения и ключ, выход которого соединен с входом усилителя мощности, и подключенные к выходу полосового фильтра последовательно соединенные амплитудный дискриминатор, 65 счетчик импульсов и регистратор,снабженЬ вторым амплитудным дискриминатором, вход которого соединен свходом первого амплитудного дискриминатора, функциональным преобразователем, выполненным в виде первоготриггера, первого и второго таймеров,соединенных входами с иеинвертирующим и инвертирующим выходами первого триггера соответственно, и второготриггера, соединенного неинвертирующим и инвертирующнм входами с выхо"дами первого.и второго таймеров со"ответственно, а неинвертирующим выходом - с управляющим входом ключа,второй выход первого и выход второ"го амплитудных дискриминаторов соединены с неинвертирующим и инвертирующим входами первого триггера соответственно, и схемой совпадения,включенной между первым выходом первого амплитудного дискриминатора исчетным входом счетчика импульсов,неинвертирующий выход первого триггера подключен ко второму входу схемысовпадения, а управляющий вход счетчика импульсов соединен с выходомвторого таймера,На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для определениядинамических характеристик материалов; на Фиг,2 - временные диаграммы,иллюстрирующие взаимодействие междуфункциональными элементами устройства.Устройстно для определения динамических характеристик материаловсодержит последовательно соединенныеусилитель 1 мощности, электромеханический возбудитель 2 колебаний в исследуемом материале 3, вибропреобразователь 4 колебаний материала,усилитель 5, полосовой Фильтр б,Фазовращатель 7, автоматический регулятор 8 уровня возбуждения иключ 9, а также подключенные к выходу полосового фильтра б последовательно соединенные дискриминатор10, счетчик 11 импульсов и регистратор 12 для автоматической записирезультатов измерения,Устройство содержит также второйдискриминатор 13, функциональныйпреобразователь 14, включающий всебя первый триггер 15, первыйтаймер 1 б, второй таймер 17 и второйтриггер 18 и схему 19 совпадения.Выход ключа 9 соединен с входомусилителя 1 мощности. Вход второгоамплитудного дискриминатора 13 соединен с входом первого амплитудногодискриминатора 10, его выход - синнертирующим входом первого триггера 15, второй выход первого дискриминатора 10 соединен с неинвертирующим входом триггера 15. Неинвертирующий выход первого триггера 15соединен с входами первого таймера 16 и схемы 19 совпадения, его инвертирующий выход - с входом второго таймера 17, выходы таймеров 16 и 17 подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго триггера 18, неинвертируеаий выход которого соединен со входом управления ключа 9. Выход второго таймера 17 соединен с управляющим входом счетчика 11, а схема 19 совпадения включена между первым выходом первого амплитудного дискриминатора 10 и счетным входом счетчика 11Устройство работает следующим образом. Усилитель 1 мощности, электроме-.ханический возбудитель 2 колебаний в материале 3, вибропреобразователь4, усилитель 5, полосовой Фильтр 6, фазовращатель 7, айтоматический регулятор 8 уровня возбуждения и ключ 9 (в замкнутом состоянии) представляет собой электромеханичесиий автогенератор. При возбуждении электромеханического автогенератора в .материале 3 возникают механические колебания на одной из его собствен.ных резонансных частот. Автоматический регулятор 8 уровня возбуждения служит для поддержания постоянной заданной амплитуды колебаний в материале 3 в режиме вынужденных колебаний независимо от физико-механических характеристик последнего.Процесс измерения удобно рассмотреть, используя временные диаграммы (фиг. 2).В момент времени Т = Т цепь положительной обратной связй замкнута ключом 9. При этом в электромеханическом автогенераторе начинается процесс возбуждения колебаний. В материале 3, являющемся звеном авто- генератора, появляются возрастающие. колебания, электрический аналог которых после полосового фильтра б представлен на фиг. 2.20. С выхода полосового фильтра б анализируемый электрический сигнал подается на входы первого 10 и второго 13 дискри минаторов. Нижний уровень А,((фиг. 2.20) первого дискриминатора 10 совпадает с верхним уровнем второ го дискриминатора 13. В процессе рос та амплитуды колебаний до момента времени Т = Т, когда последняя достигает верхнего уровня А второго дискриминатора 13, на его выходе.появляются импульсы (фиг. 2.21), устанавливающие неинвертирующий и инвертирующий выходы первого триггера 15 соответственно в состояние логического нуля (Фиг. 2.22, йрн Т = Ч) и в состояние логической еди ницы (Фиг, 2.23, при Т = То). При дальнейшем росте амплитудыколебаний в промежутке времени отТ до Т 1 амплитуда колебаний находится в интервале амплитуд от нижнегоА до верхнего А уровней первого5 дискриминатора 10, и на его выходепоявляются импульсы (Фиг. 2.24). Вмомент времени Т = Т, возникающиепо достижении сигналом верхнегоуровня А первого дискриминатора10 10, импульсы (фиг. 2.25) с компаратора (не показан) верхнего уровняпервого дискриминатора,10 поступаютна неинвертирующий вход первого триггера 15, на неинвертирующем выходе)5 которого появляется напряжение, соответствующее логической единице(Фиг, 2.23, при Т = Т.По спаду напряжения на инвертирующем выходе (фиг. 2.23, при Т=Т)первого триггера 15 происходит запусквторого таймера 17, определяющеговремя (Фиг, 2.26, при Т - Тз)нахождения электромеханического автогенератора в режиме колебаний с постоянной амплитудой (при Т- Тз ) . Навыходе второго таймера 17 в моментвремени Т = ТЭ вырабатывается импульс напряжейия (фиг. 2.26), устанавливающий на неинвертирующем выходе второго триггера 18 состояниелогического нуля (Фиг. 2.27, приТ = Т 3), соответствующего размыканию ключом 9 кольца электромехани 35 ческого автогенератора и возникновению затухающих колебаний в материале 3.Этот же импульс (фиг. 2.27, приТ = Т 3) с выхода второго таймера40 17 сбрасывает в ноль электронныйсчетчик 11 импульсов, подготавливаяего к приему новой информации. Присвободном затухании колебаний(фиг. 2. 20, при Т - Т 4) в интерва 45 ле амплитуд от верхнего УРовня Адо нижнего уровня А первого дискриминатора 10 на его выходе появляются импульсы (фиг. 2.24, прн ТЗ-Т 4),которые при одновременно поступающем напряжении логической единицы.с неинвертирующего выхода первого.триггера 15 (Фиг. 2.22, при Т-Т 4)на вход схемы 19 совпадения, проходят на выход последней (фиг. 2.28,при Т = Т 3 - Т 4) и поступают на входэлектронного счетчика 11 импульсовкоторый фиксирует нх число М. В момент времени Т = Т 5 на счетном выходе второго дискриминатора 13 появляются импульсы (фиг, 2.21, при Т -Тб),60 устанавливающие неинвертирующий иинвертирующий выходы первого триггера 15 соответственно в состояниилогического нуля (фиг. 2.22, приТ = Т ) и логической единицы (Г),юг,ГНИИПИ Заказ 4025/31 Тираж одписн ул.Проектная,4 ПП "Патент", г.ужго Фил По спаду напряжения (фиг. 2. 22, при ТТ) на неинвертирующем вы" ходе первого триггера 15 происходит запуск первого таймера 16, определяющего время Т (Фиг. 2.29, при Т " Т 6) считывания информации с электронного счетчика 11 импульсов и ввод ее в регистратор 12 для автоматической записи результатов измерений. По истечении этого времени первый таймер 16 вырабатывает . импульс (фига 229при Т = Т 6)ко торый переводит неинвертируюший выход второго триггера 18 в состояние логической единицы. Это (фиг. 2. 27, при Т = Т 6) соответствует замыканию 15/ключом 9 электромеханического авто- генератора в режим возбуждения. Описанный цикл неоднократно повторяется.Зафиксированные, например, в интервале температур (на структурной Э 3 схеме блок регистрации значения воздействующего внешнего фактора (не показан) значения Н импульсов пропорциональны механической добротности, которая определяется выражени"ем где А, и А - соответственно верхнийи нижний Мровни первогодискриминатора;И - число амплитуд (импуль"сов) свободно затухающих колебаний материала, находящихся междуУровнями А 2 и А 4К - постоянное число, являющееся масштабирующим коэффициентом(внутреннее трение является величиной, обратной механическойдобротности).Использование устройства позволяет прн повышенной точности автоматизировать измерение свободно затухаю-щих колебаний.

Смотреть

Заявка

3383932, 21.01.1982

ВОРОНЕЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

БАЛАШОВ ЮРИЙ СТЕПАНОВИЧ, БЕЛЯКОВ АНДРЕЙ ЛЕОНИДОВИЧ, НЕТУСОВ ЮРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ, ХУДЯКОВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01H 1/08

Метки: динамических, характеристик

Опубликовано: 07.06.1983

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1021953-ustrojjstvo-dlya-opredeleniya-dinamicheskikh-kharakteristik-materialov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для определения динамических характеристик материалов</a>

Похожие патенты