Динамический твердомер

(19 4 60 ИЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ТВЕРДОМЕР (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов. Цель изобретения - повышение точности за счет определения твердости сопоставлением результатов измерения коэффициента восстановления высоты отскока с хранящимися в программируемом постоянном запоминающем устройстве результатами аналогичных измерений, проведенных с набором эталонов. Высота бойка-индентора до удара и после отскока определяется по деформации плоской пружины, обеспечивающей проведение удара. Электронная схема позволяет определить соответствующие максимумы деформации, вычислить их отношение и вывести на индикатор из программируемого постоянного запоминающего устройства соответствующее значение твердости, введенное в него при калибровке на соответствующих эталонах. 1 ил.Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов.Цель изобретения - повышение точности,На чертеже представлена схема твердо- мера.Динамический твердомер содержит корпус 1, размещенный в нем боек-индентор 2, взаимодействующий с бойком-индентором 2 ударный механизм, выполненный в виде плоской пружины 3, консольно закрепленной на плите 4 корпуса 1 и обеспечивающей электрический контакт бойка-индентора 2 с корпусом 1, и устройства 5 взвода, включающего ограничитель 6 высоты подъема бойка-индентора 2, имеющий в месте касания с бойком-индентором 2 электрический контакт и электрически изолированный от корпуса 1, последовательно соединенные датчик 7, выполненный в виде двух тензодатчиков, приклеенных на противоположных плоскостях плоской пружины 3 в месте ее консольного крепления, блок 8 преобразования, экстрематор 9 и вычислитель О отношений, блок 11 управления, вход которого соединен с ограницителем 6, а первый выход - с управляющим входом экстрематора 9, оперативное запоминающее устройство 12 (ОЗУ), ниформационный вход которого соединен с вторым выходом экстрематора 9, выход - с вторым входом вычислителя 10 отношений, а управляющий вход - с третьим входом блока 1 управления, программируемое постоянное запоминающее устройство 13 (ППЗУ), адресная шина которого соединена с выходом вычислителя 10 отношений, и индикатор 14, управляющий вход которого соединен с вторым вь 1 ходом блока 11 управления, а информационный - с выходом ППЗУ 13. Информационный вход ППЗУ 13 соединен с разьемом 15, предназначенным для подключения калибратора 16.Динамический твердомер может базироваться на поверхности образца 17 с помощью упоров 8, расположенных на окружности с центром в точке касания бойкаиндентора 2 с образцом 17 и углом между упорами в 20.Динамический твердомер работает следующим образом.В исходном состоянии твердомер базируется с помощью упоров8 на исследуемом образце 17. Г 1 ри этом боек-индентор 2 касается образца 17, а на выходе блока 8 преобразования сигнала датчика 7 устанавливается нулевой уровень сигнала. Далее боекиндентор 2 взводится устройством 5 взвода до касания ограничителя 6. Плоская пружина 3 деформируется, а величина деформации (прогиба) измеряется тензодатциками 7. При этом прогиб конца пружины пропорционален ее деформации е. Прогиб отсчитывается относительно конца ненагруО 15 20 25 30 35 40 45 50 55 женной пружины. в=К В, где К= -д гг 1 где и а - длина и толщина соответственно пружины,В случае полумостовой схемы включения тензодатциков напряжение на выходе блока 8 преобразованияь.,=к,и=к,к,.=к,к,к,а=ко, где СЪь - напряжение разбаланса моста;Кз - коэффициент передачи усилителяблока 8;К - коэффициент передачи мостовойсхемы (пропорциональный чувствительности датчиков),т.е. напряжение на выходе блока 8 прямо пропорционально величине прогиба конца пружины 3. При касании бойком-индентором 2 ограничителя 6 вход блока 11 управления замыкается церез ограницитель 6, боек-индентор 2, пружину 3, плиту 4 на корпус 1 твердомера. При этом на первом и третьем выходах блока 11 формируются короткие команды (импульсы), которые очищают экстрематор 9 и ОЗУ 12. Экстрематор 9 для определения экстремальных значений аналогового сигнала преобразует аналоговую форму сигнала в цифровую и обрабатывает цифровую форму так, что на его гервом выходе, который подключается к вычислителю 10 отношений, запоминается амплитуда (размах) входного. сигнала. На втором выходе экстрематора 9 запоминается код минимального знацения этого сигнала, Экстрематор 9 имеет такую особенность, что амплитудное значение сигнала, формируемое на его первом выходе, отсчитывается относительно минимального значения этого сигнала. Кроме того, экстрематор 9 вначале выделяет минимальное значение входного сигнала, запоминает его, а после этого формирует и запоминает при наличии последующего максимума сигнала его амплитуду.Во время касания бойком-индентором 2 ограничителя 6 деформация пружины 3 не меняется, а на выходе блока 8 преобразования сигнал также имеет постоянный уровень. Поэтому после сброса на втором выходе экстрематора 9 присутствует код сигнала, пропорциональный максимальной деформации пружины 3 во взведенном состоянии бойка, так как у постоянного сигнала минимальное значение совпадает с текущим. По истечении некоторого времени задержки на управляющий вход ОЗУ 12 выдается команда с выхода блока 11 управления, разрешающая перепись информации в ОЗУ 2. Таким образом, запоминается код сигнала, пропорционального высоте сброса бойка. На первом (амплитудном) выходе экстрематора 9 при этом присутствует код нулевого сигнала. При наличии электрического контакта между бойком-индентором 2 и ограничителем 6 на управляющий вход индикатора 14 с второго выхода блока 11управления поступает гасяшее напряжение и индикация отсутствует. При отпускании устройством 5 взвода бойка 2 пружина 3 распрямляется и боек-индентор ударяет по образцу 17. Энергия упругой деформации образца 17 и бойка-индентора 2 отбрасывает последний вверх, она переходит в потенциальную энергию бойка, энергию изогнутой пружины и энергию потерь. Величина максимального прогиба пружины 3 при отскоке бойка-индентора 2 измеряется тензодатчиками 7 и запоминается на первом выходе экстрематора 9. На выходе вычислителя 10 отношений формируется при этом код сигнала, пропорционального коэффициенту восстановления прогиба пружины 3, который и является функцией твердости образца 17. Однако эта функциональная зависимость довольно сложна для вычислений аппаратурными средСтвами, поэтому в твердомере не используется вычислитель твердости, а код сигнала, пропорциональный твердости образца, с выхода вычислителя 10 отношений поступает на адресную шину ППЗУ 13, в котором выбирается ячейка памяти с хранимой там информацией об истинном значении твердости и выводится на индикатор 14,Блок 11 управления по истечении времени завершения отскока бойка и времени вычислений коэффициента восстановления высоты отскока выдает разрешение на индикацию значения твердости образца 17. Это значение индицируется до очередного взвода бойка-индентора 2, при котором вновь обнуляются ОЗУ 12, экстрематор 9 и гасится индикатор 14.Твердомер калибруется следуюшим образом.Подготавливаются образцы твердости с равномерным распределением значений твердости по диапазону измерения твердости и шагом распределения, равным цене деления твердомера (весом единицы младшего разряда индикатора). К разъему 15 подключается калибратор 16, который может сформировать код твердости с требуемой дискретностью из диапазона измерений, а также выдать необходимые сигналы для управления работы ППЗУ 13. Образцы твердости устанавливаются на место образца 17 поочередно. С каждым образцом совершается акт измерения. 11 осле вычисления вычислителем 10 отношения очередного коэффициента восстановления прогиба пружины 3 калибратор 16 формирует код известной твердости этого образца и форми 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Таким образом, в ППЗУ 13 заносятся все значения твердости, и точность измерения практически не зависит от характера градуировочной характеристики и точности средств вычисления твердости, так как последних нет. В диапазоне 20 - 60 ед. твердости с ценой деления диапазона, раиной 0,5 ед. твердости, потребуется всего 80 9-разрядных ячеек памяти ППЗУ, что решается на уровне современных интегральных схем ППЗУ. После отсоединения калибратора ППЗУ автоматически переводится в режим считывания информации. При старении технических характеристик используемых элементов и материалов сравнительно легко производится новая калибровка твердомера и тем самым продлевается срок его службы. Измерение твердости представляет собой сравнение исследуемого образца с эталоном, параметры которого хранятся в ППЗУ. Дискретность эталонных значений выбирается из требуемой точности,Формула изобретения Динамический твердомер, содержаций корпус, размещенный в нем боек-индентор, взаимодействуюший с бойком-индентором ударный механизм, последовательно соединенные датчик, блок преобразования, экстрематор и вычислитель отношений и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, твердомер снабжен блоком управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами экстрематора и индикатора, опера. тивным запоминающим устройством, информационный вход которого соединен с вторым выходом экстрематора, выход - с вторым входом вычислителя отношений, а управляюший вход - с третьим выходом блока управления, и программируемым постоянным запоминаюшим устройством, информационный выход которого соединен с индикатором, а адресная шина - с выходом вычислителя отношений, вход блока управления соединен с корпусом во взведенном состоянии ударного механизма. рует сигналы управления, обеспечивающие запись кода твердости в соответствующую ячейку памяти ППЗУ. Калибратор может быть выполнен из элементарных наборных переключателей, набираюших значения твердости, кнопки Запись и управляться вручную, 1422110ор И Минскаое зенкоКорректПодписиизобретениаб., д. 4/5жгород, ул. Составитель Л. Паник Техред И. ВересТираж 847 комитета СССР по делам а, Ж - 35, Раушская н ческое предприятие, г. У й и открытийПроектная, 4