Устройство для определения газопроницаемости пористых материалов

)дфоп004 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) А,А. Зиньковский и А.И. Леонова (71) Харьковский Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства(56) Медведев Я.И. Валиковский И,В. Технологические испытания формовочных материалов. М.: Машиностроение, 1973, с, 26-36.Авторское свидетельство СССР Ф 586372, кл. С 01 Б 15/08, 1974.Авторское свидетельство СССР У 972338, кл. С 01 И 15/08, 1981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее измерительную камеру для размещения испытуемого образца, источник сжатого воздуха стабилизированного давления, соединенный с двумя симметрично расположенными сужающимися соплами, помещенными в измерительную камеру, датчик расхода турбинного типа, размещенный в измерительной камере, ось которого вертикальна, и расположенные с разных сторон датчика расхода турбинного типа источник излучения и фото- преобразователь, соединенный с входом электронной измерительной схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона, измерения газопроницаемости в сторону малых величин и повышения точности измерения, в измерительной камере между датчиком расхода турбинного типа с испытуемым образцом выпол Я 01137022 нено калиброванное отверстие, аэлектронная измерительная схема содержит последовательно соединенныепервый формирователь импульсов, первый ключ, управляющий вход которогоподключен к выходу формирователявремени измерения, и схему добавления и вычитания импульса, счетчик,первую схему совпадения, выход которой через триггер соединен с входом одновибратора, схему коррекциинелинейности и цифровой индикатор,причем выход схемы добавления и вычитания импульса подключен к входусчетчика, выход которого соединенс входами схемы коррекции нелинейности, цифрового индикатора и первой схемы совпадения, выход одновибратора подключен к шине сбросасчетчика, первый и второй выходысхемы коррекции нелинейности соединены с соответствующими входами схемы добавления и вычитания импульса; при этом схема коррекции нелинейности состоит из дешифратора участков коррекции, по крайней мере двухсхем совпадения, второго формирователя импульсов, выход которого черезвторой и третий ключи соединен с первым и вторым выходами схемы коррекции нелинейности, а вход подключенк выходам второй и третьей схем совпадения, первые входы которых соединены с входом дешифратора участковкоррекции нелинейности и подключенык входу схемы коррекции нелинейности,причем вторые входы схем совпаденияи управляющие входы второго и третьего ключей соединены с соответствующими выходами дешифратора участковкоррекции нелинейности.Изобретение относится к средствамизмерения характеристик материалов,в частности, пористых уплотненныхматериалов, применяемых в литейномпроизводстве (Формовочных и стержневых смесей) и в строительстве,Цель изобретения - расширениедиапазона измерения газопроницаемости в сторону малых величин газопроницаемости и повышение точности 10измерения.На Фиг.1 показана схема устройства для определения газопроницаемости пористых материалов, на фиг.2и 3 - графики, поясняющие принцип 15коррекции .нелинейности измерителя.Устройство содержит источник 1сжатого воздуха со стабилизированнымдавлением, испытательную камеру 2,в которой имеется посадочное место 3,20выполненное из эластичного материала,на которое герметично насаживаетсягильза 4 с заформованным в нее стандартным образцом 5 из Формовочнойсмеси (или иного пористого материала), В камере 2 расположены концентратор потока воздуха, выполненный вниде двух симметрично расположенныхсркающихся сопел 6, а также датчикрасхода воздуха турбинного типа, вы- З 0полненный в виде крыпьчатки 7, закрепленной в опорах 8С разных сторон крыльчатки расположены источник 9 излучения и фотопреобразователь 10,В камере 2 выполнено также калиброванное отверстие 11 (или дроссель), расположенное после крыпьчатки 7 по ходу потока воздуха,фотопреобразователь 10 соединен 40электрически со счетно-импульснымустройством, содержащим формирователь 12 импульсов, соединенный через ключ 13, и схему 14 добавленияи вычитания импульса со счетчиком15. Глоч 13 управляется Формирователем 16 времени измерения. Число всчетчике 15 высвечивается на цифровом индикаторе 17.Счетчик 15 соединен со схемой 18 50вычитания числа, содержащей соединенные последовательно схему 19 совпадения, триггер 20 и,одновибратор21. Счетчик 15 также соединен сосхемой 22 коррекции нелинейности, 55содержащей дешифратор 23 номераучастка коррекции, схемы 24 совпадения, формирователь 25 импульсов, два ключа 26 и 27 выходы которых соединены с соответствующими входами схемы 14 добавления и вычитания импульса.Устройство работает следующимобразом,Гильза 4 с заформованным в неестандартным образцом 5 из формовочнойсмеси устанавливается герметично наэластичное посадочное. место 3, послечего включается источник 1 сжатоговоздуха, который нагнетает подпостоянным давлением воздух в испытательную камеру 2. Поток воздухаконцентрируется соплами 6 и приводитво вращение крыльчатку 7, которая,вращаясь, многократно прерывает световой поток межцу источником 9 излучения и фотопреобраэонателем 10,благодаря чему формируются Формирователем 12 импульсов импульсы, которыепоступают через ключ 13 на счетчик15. Поскольку частота импульсовпропорциональна расходу воздуха, проходящего через камеру 2 и образец 5(считаем отверстие 11 закрытым), товыбором времени, в течение которогооткрыт ключ 13 (это время задаетсяформирователем времени измерения 16)получают в числовой форме величинугазопроницаемости испытуемого образца 5, которая светится на цифровоминдикаторе 17,Если газопроницаемость образца5 мала, то момент вращения крыльчатки 7, созданный потоком воздуха.,может оказаться меньше момента силтрения покоя. Этим и объясняется наличие зоны нечувствительности у известного устройства. Чтобы избавиться от последней в устройство вводяткалиброванное отверстие (или дроссель) 11, которое выполнено н корпусе измерительной камеры 2 вышекрыльчатки 7, Благодаря этому дажепри нулевой газопроницаемости образца 5 (нет расхода воздуха черезобразец) через испытательную камерупроходит определенный поток воздуха.Поскольку давление воздуха стабилизировано, а дроссель 11 калиброванный, то этот расход имеет вполнеопределенную величину, которая выбирается таким образом, чтобы былообеспечено надежное вращение крыльчатки 7.При этом н счетно-импульсномизмерителе фиксируется определен35 ное число, а показания в этот момент нулевые, Поэтому в счетно-импульсный измеритель вводится схема18 вычитания начального числа. Кодчисла, которое следует вычесть,подается.на схему 19 совпадения свыходов счетчика 15, Когда в счетчике возникает это число, схема совпадения срабатывает, после чегоопрокидывается триггер 20 и запус Окает одновибратор 21, который формирует импульс сброса в нуль счетчика15, Таким образом, во время измерения, которое определяется формирователем 16 времени измерения, в 15счетчике 15 фиксируется число,уменьшенное на такую величину, кодкоторой набирается распайкой схемы19 совпадения.Настройка нулевых показаний , 20устройства осуществляется либо установкой соответствующего кода на схеме 19 совпадения либо регулировкойдросселя 11.При таком выполнении устройства 25крыльчатка 7 находится во вращательном движении даже при нулевой газопроницаемости образца 5, чем устраняется влияние сил трения покоя,Уже при малых газопроницаемостяхдополнительный поток воздуха черезобразец суммируется с потоком воздуха через дроссель 11 и увеличиваетскорость вращения крыльчатки 7, чтоприводит к появлению числа в счетчике 15 после окончания времени измерения. Это число соответствуетименно величине дополнительного потока через образец, поскольку изпоказаний вычитается число соответу 40ствующее расходу через дроссель 11.Повышение точности измерения газопроницаемости достигается в предлагаемом устройстве за счет введения в счетно-импульсный измеритель45схемы 22 коррекции нелинейности,которая позволяет осуществить кусочно-линейную аппроксимацию характеристики. Принцип ее работы схемы поясняется с помощью графиков(фиг.2). Весь диапазон измеренияразбивается на участки (например,на фиг.2 диапазон разбиваетсяна 5 участков). В конце первогоучастка погрешность измерения составляет55Формируется сг корректирующихимпульсов, которые формируются после каждого входного импульса,Юд"т.е. коррекция заключается в том,дйчто после каждого и = - входного1 дьимпульса запрещается прохождение, насчетчик 15 одного входного импульса,т.е, "зачеркивается" один входнойимпульс. На втором участке количество "зачеркнутых" импульсов составляет д"2- д "зачеркиваются ониаЮпосле каждого и, = входногоф 2-бимпульса. Если на каком-то участке,например, на третьем, (фиг.2) оказывается, что д 2-д " О то коррекция на этом участке не осуществляется.На четвертом и пятом участках(фиг.2) коррекции разность оГз- ди сположительна, т.е. на этихучастках импульсы коррекции не1 е 1зачеркивают входной импульс, адобавляют к входным импульсам, т.е.на четвертом участке каждый п=айвходной импульс ныеываато" - оадобавление в счетчик 15 одного дополнительного корректирующего импульса,а на пятом участке дополнительныйимпульс формируется после исходно 40го. = входного импульса.4Для реализации этого необходимдешифратор номера участка коррекции,который по коду числа в счетчике 15определяет номер участка. Необходимтакже управляемый делитель частоты,который обеспечивает получение выходного импульса через каждый Я или игили и, и т.д. входных импульсов, . фкоторые в зависимости от номераучастка либо добавляются к числувходных импульсов счетчика 15, либовызывают "зачеркивание" очередноговходного импульса,В предлагаемом устройстве, сцелью упрощения конструкции вместоуправляемого, целителя используетсясчетчик 15 со схемами 24 совпадения, на которые подключаются выходысоответствующих триггеров счетчика 15. В зависимости от номераучастка, который определяется дешифратором 23 по коду числа в счетчике15, получают разрешение от дешифратора 23 соответствующие схемы 24совпадения. Когда срабатывают триг.1187022 каз 6539/47 Тираж 89 б Подписное ВНИИ Патент", г.Ужгород, ул.Проектная и геры счетчика 15, подключенные этим схемам 24 совпадения, запускается формирователь 25 импульса. Дешифратор 23 управляет также работой ключей 2 б и 27. В соответствии с номером текущего участка, определен.ным дешифратором 23, импульс с формирователя,25 импульсов проходит через ключ 26 на вход "-" или через ключ 27 на вход "+" схемы 14 добавления или вычитания импульса.При использовании счетчика 15 в качестве управляемого делителя частоты может быть получен лишь определенный ряд коэффициентов деле-, ния, Например, если счетчик двоично-десятичный, то первый триггер делит на 2, второй - на 5, третий ичетвертый - на 10, пятый - на 20 и т.д. Поэтому в некоторых случаяхможет быть скомпенсирована лишьчасть погрешности измерения. Еслитребуется большая точность, то можно использовать неравномерное разбиение диапазона измерения на участкикоррекции. При этом воздействуют наЬИ, добиваясь необходимого значе О ний и (фиг.3).При сР - д и с й с (фиг,2) требуются лишь два коэффициента деленияуправляемого делителя, посколькуи = п, и, = п,а на третьем участке 1 корректирующие импульсы не вводятся.Если же диапазон разбивается на триучастка (в большинстве случае этогодостаточно), то нужен всего лишьодин коэффициент деления управляемо го делителя.