Устройство для измерения внутреннего трения твердых тел

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8012836 и 4 С "1 М 19/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с ЬЭ Ж 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.В. Волков, Р.Ю.Ю.Гульбинас, А.В. Мазура и Э,С.Б. Славицкас (53) 620.178.162(088.8)(56) Криштал М.А., Головин С.А, Внутреннее трение и структура металлов. М.: Металлургия, 1976, с. 375.Авторское свидетельство СССР 9 1054742, кл. С 01 М 11/16(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к измерениям внутреннего трения твердых тел по параметрам их свободно затухающих колебаний. Целью изобретения является повьппение точности измерения.Г Поставленная цель достигается тем,что на электроды 4, 5 подается переменное напряжение для возбуждения вобразце 6 на одной из его собственных частот. В момент отключения возбуждения колебания образца затухают,а на кажцую секцию 10 обкладки емкостного преобразователя 9 с источниканапряжения 12 подается постоянноенапряжение Ц, Поддержание постоянного напряжения на каждой секции 10обкладки емкостного преобразователя9 осуществляется блоком 17 компенсации напряжения, который управляетсявыходным сигналом усилителя 13. Вмоменты изменения выходного сигналаусилителя 13 от отрицательного значения к положительному формирователь 16электрических импульсов вырабатываетимпульсы, которые поступают на входблока 19 измерения периода и на вход1283626 блока 18 регулируемой задержки. Блок19 измерения периода измеряет интервал времени между двумя последовательными импульсами, делит этот интервал на 4 и управляет блоком 10 регулируемой задержки так, что в моментывремени дг = И +2 Лп на выходе последнего вырабатываются импульсы,поступающие на управляющий вход блока14 измерения скорости, на выходе ко-. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования Физико-механических свойств материалов по измеренным параметрам свободно затухаю щих колебаний,Целью изобретения является повышение точности измерения путем определения при испытании полной колебательной энергии образца. 10На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы, иллюст- рирующие взаимодействие между Функциональными элементами каждого измерительного тракта устройстваУстройство для измерения внутреннего трения твердых теп содержит направляющие 1, на которых в одной плоскости с возможностью перемещения вдоль направляющих 1 установлено основание в виде двух плоских прямоугольных пластин 2 и 3 из диэлектрического материала, на которых нанесены два пленочных электрода 4, 5 для25 электростатического возбуждения поперечных колебаний образца 6 и закреплены нити 7, 8, на которые опирается исследуемый образец 6 в своих узловых линиях. Нити 7 и 8 выполнены из электропроводного материала. Общая обкладка емкостного преобразователя 9 (т,е, образец 6) заземлена через нити 7, 8Другая обкладка емкостного преобразователя 9 изготавливается такой же длины и ширины как образец 6 и разделяется диэлектриком на отдельные секции 10. Количество секций определяется требуемой точторого Формируется сигнал, пропорциональный скорости движения той частиобразца 6, которая находится под секцией 10, соединенной с данным измерительным трактом, По сигналам блока14 измерения скорости с каждого измерительного тракта в вычислительномблоке 11 определяется текущее значение полнойколебательной энергии,а затем ивеличина внутреннего трения.2 ил. ностью измерения. Каждая секция 10 этой обкладки емкостного преобразователя 9 соединена с вычислительным блоком 11 через измерительные тракты, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных управляемого источника 12 напряжения, усилителя 13, блока 14 измерения скорости, Параллельно входу усилителя 13 включен резистор 15, Выход усилителя 13 соединен с входом формирователя 16 электрических импульсов и через блок 17 компенсации напряжения - с управляемым источником 12 напряжения. Вход формирователя 16 электрических импульсов соединен с входами блоков 18 и 19 регулируемой задержки и измерения периода, а выход последнего блока подключен к управляющему входу блока 18 регулируемой задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока 14 измерения скорости.Устройство работает следующим образом,Для возбуждения колебаний в образце 6 на электроды 4, 5 подается переменное напряжение колебаний образца на одной из его собственных частот. Затем возбуждение отключается и образец совершает свободно затухающие колебания (фиг. 20).В момент отключения возбуждения на каждую секцию 10 обкладки емкостного преобразователя 9 с источника 12 напряжения соответствующего измерительного тракта подается постоянное напряжение Н. В это время на резистор 15 подается переменное(2) . 45 с 11 где ( в ) - максимальная скорость о 9 П - напряжение на входе б вхлока 14 измерения скорости в указанные моменты;константа, которая находится по формуле Е БШсК где а - расстояние между обкладками емкостного преобразователя в момент прохождения образца напряжение, которое усиливается усилителем 13, на выходе которого получается сигнал, представленный на фиг,2 К. Поддержание постоянного напряжения на каждой секции 10 обклад ки емкостного преобразователя 9 осуществляется блоком 17 компенсчции напряжения, который управляется выходным сигналом усилителя 13. В моменты изменения выходного сигнала усилителя 13 от отрицательного значения к положительному, т.е. при переходе через "0" (фиг.2 Я, формирователь 16 электрических импульсов вырабатывает импульсы (фиг;2 Ь), которые поступают на вход блока 19 измерения периода и на вход блока 18 регулируемой задержки. Блок 19 измерения периода измеряет интервал времени между двумя последовательными импульсами,делит 20 этот интервал на четыре и управляет блоком 18 регулируемой задержки так, что в Моменты ы С =Л +23 и на выходе последнего вырабатываются импульсы запуска (фиг.2 т). Указанные импульсы запуска затем поступают на управляющий вход блока 14 измерения скорости, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный скорости движения той части образца 6, которая находится под секцией 10,соединенной с данным измерительным трактом.В эти моменты образец 6 проходит через положение равновесия и обе обкладки емкостно 1 о преобразователя 9 становятся плоскими и параллельными. При этом поступающие на вход блока 14 измерения скорости напряжение и максимальная скорость движения части образца 6, находящейся под соответствующец секцией 10, связаны за- висимостьюъИ/Е+2 Ъп=1/2 р 8 ЬЬА Е (П/Ъ+2 п) (3)1где П ./Й+211 п - сигнал поступающийвхУс -го измерительного тракта в вычислительный блок 11 в момент времени сдТ+оп;и - число секций емкостного преобразователя 9;Р- плотность материалаисследуемого образца 6;8,Ь - размеры одной секции 10;Ь - толщина образца 6.Затем вычислительный блок производит вычитание значения энергии в моменты Р+2 п) и (и+20 (п+1) ), тем самым определяется потеря энергии в материале образца за цикл дУ, Эта операция поясняется формулой дУ = И/3+2 Ъп - И/П+21 Гп.(4) По известным значениям д И и Ю +2 Эп в этом же блоке определяется величина внутреннего трения как их отношение, уменьшенное в 2 раз, т.е. д 1 ч(5)23 У/1 Г+237 п1Предложенное устройство позволяетполучить в процессе измерения не 6 через положение равновесия,П - напряжение на рассматриваемой секции 10;Я - площадь секции 10;- диэлектрическая проницаемость среды,Е - коэффициент усиления;К - величина сопротивления 15.Сигналы, сформированные в блоках 14 измерения скорости каждого измерительного тракта, пропорциональны максимальным скоростям различных частей образца 6, перекрываемых секциямй 10 емкостного преобразователя 9, одновременно поступают в вычислительный блок 11.По этим значениям в вычислительном блоке 11 определяется текущее значение полной колебательной энергии образца У по формуле1283626 ув оставитель В. Шпиневехред И.Попович Редактор М. Заказ 7431/4 Корректор, Л. Па елеме 1 тира 776 ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Раушс ПодписноеР итета С ткрытийя наб., д 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгор оектная,только величину внутреннего трения,но и такие важные энергетические параметры, как полная колебательнаяэнергия и потеря энергии за цикл. 5Формула изобретения Устройство для измерения внутреннего трения твердых тел, содержащее направляющие, основание, уста О новленное на направляющих с воэможностью перемещения и выполненное в виде двух плоских прямоугольных пластин из диэлектрического материала, закрепленные на основании опоры для размещения плоского образца, выполненные в виде электропроводных нитей, бесконтактный возбудитель колебанийобразца в его плоскости, емкостной преобразователь, выполнен ный в виде обкладки, размещенной параллельно месту расположения образца, и элементов заземления образца,выполняющего роль второй обкладки, и изме. рительную систему, соединенную с емкостным преобразователем, о т л и - чю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вычислительным блоком,соединенным с измерительной системой,обкладка разделена диэлектриком наотдельные секции, а измерительнаясистема выполнена в виде ряда измерительных трактов, каждый из которыхсоединен с соответствующей ему секцией обкладки и вычислительным блоком и выполнен в виде управляемогоисточника напряжения, резистора,усилителя, блока компенсации напряжения,блока измерения скорости, формирователя электрических импульсов, блокаизмерения периода, блока регулируемой задержки, при этом управляемыйисточник напряжения, усилитель, блокизмерения скорости соединены, последовательно, причем параллельно входуусилителя включен резистор, а выходусилителя соединен с входом формирователя электрических импульсов ичерез блок компенсации напряжения -с управляемым источником напряжения,в свою очередь выход формирователяэлектрических импульсов соединен свходами блоков регулируемой задержки и измерения периода, а выход последнего подключен к управляющему входу блока регулируемой задержки, выход которого соединенс входом блока измерения скорости.