Устройство для определения температурной зависимости модуля упругости материалов

,80134334- РЕСПУБЛИК 5 Н 4 С О 1 Н 29/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ А ВТОРСКОМУ СВИ и инстиСССР 973. стру ных темпКиев.:135.НИЯ ТЕМЯ УПРУобласти ультраыть исОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельствоУ 474698, кл. С 01 Н 11/06,Механические испытания коционных сплавов при криогенратурах. Сб. научных трудов.Наукова думка, 1982, с. 134(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ МОДУЛГОСТИ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится кисследований физических свойтериапа с помощью звуковых извуковых колебаний и может пользовано для определения темперагурных зависимостей модулей упругости твердых тел, Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля за счет измерения частоты собственных колебаний образ - ца путем последовательного приближения частоты сигнала возбуждающего генератора к частоте свободных затухающих колебаний образца, В процессе контроля образец 4 нагревают и ре гистрируют сигнал магнитострикционного преобразователя 3 двумя преобразующими цепями из формирователей 7, 10 импульсов, инверторов 8, 11схем 9, 12. Выходной сигнал сумматора 14 свидетельствует о наличии либо отсутствии разности в вольтсекундных площадях входных импульсов. Если разность не равна нулю, то интегратор 15 перестраивает частоту ге нератора 1 до тех пор, пока сигнал на выходе сумматора 14 не станет рав ным нулю. Тогда срабатывает нуль-орган 16, включающий на короткое время частотомер 17 и блок измерения температуры. Частотомер 17 измеряет час тоту сигнала генератора 1, которая134334 равна частоте собсгцеццых колсбаций образца 4. Значение измеренной часто.ты подается на блок нычисления модуля упругости 21, где рссчцтыцается значение модуля упругости материл образца. 2 ил.Изобретение относится к исследованиям физических свойств материалов с помощью звуковых и ультразвуковых колебаний и может быть использовано для определения температурных зависимостей модулей упругости твердыхтел.Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля эа счет измерения частоты собственных колебаний образца путем последовательного приближения частоты сигнала возбуждающего генератора к частоте свободных затухающих колебаний образца.На фиг. представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство для определения температурной зависимости модуля упругости материалов содержит последовательно соединенные генератор 1, модулятор 2, магнитострикционный преобразователь 3, предназначенный для взаимодействия с образцом 4 материала, усилитель-ограничитель 5 и генератор 6 строб-импульса, Генератор 1 имеет .два выхода - для синусоидального сигнала и прямоугольных импульсов той же частоты, Модулятор 2 соединен с выходом сицусоидального сигнала генератораУстройство содержит последовательно соединенные первые формирователь 7 импульсов, ицвертор 8 и схему И 9, вторые формирователь 10 импульсов, инвертор 11 и схему И 12. Первые входы формирователей 7 и 10 импульсов соединены с выходом генераторов строб-импульс, второй вход первого формирователя 7 импульсов соединен с выходом усилителя-ограничителя 5, второй вход второго формирователя 1 О импульсов соединен с выходом генерато ра 1 непрерывных прямоугольных импульсов. Вторые входы схем 9 и 12 И соединены с выходами формирователейО и 7 соответственно,Устройство содержит подключенный5к выходам второй схемы И 12 третийинвертор 13, последовательно соединенные сумматор 14, входами подключенныйк выходам первой схемы И 9 и третьего инвертора 13, и интегратор 15,подключенный к входу генератора 1 непрерывных сигналов, последовательносоединенные нуль-орган 6, подключенный к выходу сумматора 4, и частотомер 17, вторым входом соединенныйс выходом генератора 1 непрерывныхсигналов, последовательно соединенныедатчик 8 температуры, блок 19 измерения температуры и регистратор 20,выполненный в виде цифропечатающегоблока, блок 21 вычисления модуля упругости, соединенный с выходом частотомера 17 и входом регистратора 20. Позицией 22 обозначен нагреватель, вкотором размещены образец 4 и датчик25 18 температуры. Устройство работает следующим образом.Образец 4 исследуемого материала 30 совместно с датчиком 8 температурыпомещают в нагреватель 22 и подвергают нагреву. Сигнал синусоидальнойформы (фиг.2 а) с выхода генератора1 непрерывных колебаний поступает на З 5 модулятор 2, н котором формируетсярадиоимпульс длительностью Т (фиг, 2 б),содержащий 10-40 колебаний сигналазаполнения (на фиг.2 б показано 4 колебания).Этот радиоимпульс преобразу ется в магнитострикционном преобразователе 3 в акустический сигнал, который по линии связи поступает наобразец, возбуждает в нем колебания.За время Т действия радиоимпульса 45 образец 4 "раскачивается", а послеокончания радиоимпульса осуществляетсвободные затухающие колебания собственной частоты (фцг.2 в).3 3Отраженный сигнал (фиг.2 в), т.е,сигнал свободных затухающих колебдцийобразца, с прицимдющей катушки магцитострикциоццого преобрдзондтеля 3поступает цд вход усилителя-ограничителя 5, формирующего из него прямоугольные импульсы (фиг.2 г).Первый из этих импульсон запуска"тгенератор 6 строб-импульса, которыйсвоим сигналом (фиг.2 д) устанавливаетначало работы формирователей 7 и 10импульсов. ецератор 6 строб-импульсапостроен с использованием счетчиковимпульсов, устанавливающих интервалот начала поступления сигнала дофронта строб-импульса, Строб-импульспоступает ца входы запуска формирователей 7 и О импульсов, которые формируют соотнетстнеццо из сигнала свыхода усилителя-ограничителя 5(фиг.2 е) прямоугольные импульсы, равные по длительности заданному числуи периодов входных сигналов. С выхода формирователя 7 импульсов получают импульс длительностью пА(фиг.2 ж), а с выхода формирователя10 - импульс длительностью пВ(фиг.2 з) (здесь п - число импульсовсигналов, А - период сигнала затухающих колебаний образца 4, В - периодсигнала генератора 1).Указанные прямоугольные импульсыподаются на входы инверторов 8, 11,причем сигнал с выхода формирователя7 импульсов (фиг.2 ж) подается навход схемы И 12 совместно с инвертированным посредством инвертора 11 сигналом формирователя 10 импульсов(фиг.2 к), а сигнал с выхода формирователя 10 импульсов поступает навход схемы И 9 совместно с инвертированным посредством инвертора 8сигналом формирователя 7 импульсов(фиг.2 и). В результате этого на выходах схем 9 и 2 образуются короткие импульсы (фиг.2 л, м), длительность которых одинакова только втом случае, когда длительности прямоугольных импульсов пА и пВ равнымежду собой, 3341 тельствует о цдлцчии либо отсутствии разности н вольтсекуцдцых площадях входных импульсов, Если разность не равна нулю, то интегратор 15 перестраивает частоту генератора 1 до тех пор, покд сигнал на выходе сумматора 14 не станет равным нулю. Тогда срабатывает нуль-орган 16, включающий на короткое время частотомер 17 и блок 19 измерения температуры.Частотомер 17 измеряет частоту сигнала генератора 1, которая равна частоте собственных колебаний,образца 4. Значение измеренной частоты подается на блок 21 вычисления модуля упругости, где рассчитывается значение модуля упругости материала образна согласно формулеЕ = 41Ггде- длина образца;д - плотность материала образца;Г - частота собственных колебаний образца.25 Блок 19 измерения температуры посредством датчика 18 температуры, находящегося в непосредственной близости с исследуемым образцом 4, измеряеттемпературу образца. Значение модуля:30 упругости материала образца и соответствующее ему значение температурыподают на ццфропечатающий блок 20.Устройство обеспечивает высокуюточность определения температурнойзависимости модуля упругости материала, поскольку измерение частоты собственных колебаний и температуры образца осуществляется одновременно,т.е. значение модуля упругости мате 4 О риала точно будет соответствоватьзначению температуры,Устройство значительно повьппаетпроизводительность труда при проведении исследовании температурной зави 45 симости и модуля упругости материалов, так как отпадает необходимостьпредварительного расчета резонанснойчастоты ручной перестройки частотыгенератора непрерывных колебаний,50 расчета модуля упругости.Все измерения и вычисления осуществляются автоматически.Импульс с выхода схемы И 12 через инвертор 13 (фиг,2 м) поступает на один вход сумматора 14, на другой вход которого поступает неинвертированный импульс с выхода схемы И 9. Выходной сигнал сумматора 14 свидеФормула изобретения55Устройство для определения температурной зависимости модуля упругости материалов, содержащее последовательно соединенные генератор и магни1343341 Составитель И,АрдашеваТехред М.Дидык Корректор Л.Патай Редактор А.Шандор Заказ 4818/46 Тираж 776 ПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета СССРпо дела 1 изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 тострикционный преобразователь, подключенный к последнему усилитель, соединенный с генератором частотомер,нагреватель, блок измерения температуры и регистратор, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности,оно снабжено последовательно соединен-ными генератором строба, первыми формирователем импульсов, инвертором исхемой И, второй вход первого формирователя импульсов и вход генераторастроба соединены с выходом усилителя,последовательно соединенными вторымиформирователем импульсов, инвертороми схемой И и третьим инвертором,вторые входы схем И соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, входы последнего соединены с выходами генератора строба и генератора, последовательно соединенными сумматором, входами подключенным к выходам первой схемы И и третьего инвертора, и интегратором, подключенным к входу 10 генератора, нуль-органом, включенныммежду выходом сумматора и входами частотомера и блока измерения температуры,блоком вычисления модуля упругости, подключенным к выходу частотоме ра,а в качестве РегистРатора использован цифпопечатающий блок, подключенный к выходам блоков измерения температуры и вычисления модуля упругости,