Динамический индикатор физических величин

(21) 3888442/ (22) 22,04.85 (46) 07,06.92. (72) С,В.Арте рякин (53) 681.325( (56) Авдеев Б нических сво строение, 19 юл. ВьевАртемьев и А.В.Ки 088,8). .А. Техни йств мат 65. с.294 -ка определения мехариалов, ММашино 297. к информацие и может быть и реэультируюи или свойствах мических испыЦель изобрет сти и эффективноНа фиг,1 изоб ского индикатора фиг.2 - эпюры на дельных блоков и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) ДИНАМИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащий корпус, установленный в нем боек с индентором и магнитно-индукционный датчик скорости, сигнальная катушка которого подключена к входу согласуемого усилителя, схему памяти, соединенную с входом.аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом логического управляющего устройства, второй выход которого соединен с входом счетчика, и цифровой индикатор, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с.целью повышения точности и эффективности контроля, в него введены три дифференциатора, два компаратора, ВЗИзобретение относитс онно-измерительной техни использовано для индикац щей информации о состояни объекта контроля при дина таниях. ния - повышение точноти контроля.ражена схема динамиче-.физических величин; напряжений на выходах от-.дикатора,(5 з 6 01 0 1/16, 7/ 2триггер, арифметическое устройство, задатчик режимов и задатчик постоянных, причем входы первых дифференциатора и компаратора соединены с выходом согласующего усилителя, выход первого компаратора соединен через второй дифференциатор с В-входом ВЯ-триггера и третьим входом аналого-цифрового преобразователя, авыход первого дифференциатора соединен с входом схемы памяти и через второй компаратор и третий дифференциатор с Я-входом ВЗ-триггера, выход которого соединен с вторым входом счетчика; выход которого соединен с первым входом арифметического устройства, второй вход которого соединен с третьим выходом логического управляющего устройства, третий вход - с выходом, аналого-.цифрового преобразователя, четвертый вход соединен с выходом задатчика постоянных, а выход подключен к входу цифрового индикатора, причем пятый вход арифметического устройства соединен с выходом задатчика режимов, второй выход которого соединен с входом задатчика постоянных,Индикатор содержит корпус 1, боек 2. с индентором 3, индукционный датчик 4 скорости бойка, последовательно соединенный с согласующим усилителем 5, дифференциатор 6, выделяющий производную входного сигнала компаратор 7 и дифференциатор 8, фиксирующие момент остановки индентора, последовательно соединенные с усилителем 5. ВЗ-триггер 9, аналого-цифровой преобразователь 10 и схему 11 памяти, преобразующие максимальное значение первой производной скорости индентора (ударного ускорения) в эквивалентный цифи индикатор 19 индицируемой величины, На фиг.2 а - з показаны эпюры напряже 45 50 ющего усилителя 5 и далее на дифференциатор 6, на выходе которого фор мируется электрический сигнал (ОА = ф,ровой код, например двоичный, компаратор.12 и дифференциатор.13, которые совместно с дифференциатором 6 фиксируют момент начала ударного импульса, счетчик 14,который совместно с ВЯ-триггером 9 преобразует интервал времени от начала ударного импульса до остановки индентора в эквивалентный цифровой код, например двоично-десятичный, арифметическое устройство 15, производящее по поступившим на его цифровом кодам вычисление индуцируемой величины в соответствии с необходимым алгоритмом и величиной коэффициента К, задаваемых задатчиком 16 постоянных, логическое управляющее устройство 17, соединенное с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя 10, счетчика 14 и арифметического устройства 15 и соединяющее синхронизацию работы с блоков индикатора во времени, задатчик 18 режима, определяющий необходимый алгоритм работы арифметического устройства 1.5 и величину. коэффициента К,ний на выходах блоков индикатора: а) на выходе согласующего усилителя 5; б) на выходе дифференциатора 6; в) на выходе компаратора 7; г) на выходе дифференциатора 8: д на выходе компаратора 12; е) на выходе дифференциатора 13; ж) на выходе ВЗ-триггера 9; з) на выходе схемы 11 памяти,Индикатор работает следующим образом. Корпус 1 устанавливают на поверхность испытуемого материала. Боек 2 под действием силы тяжести или с помощью пружины разгоняет до определенной скорости его соударения с поверхностью испытуемых материалов Чо и удаляют индентором 3 по поверхности материала, Известно, что амплитуда ударного соударения бойка (Амакс) и длител ьности упругопластического деформирования (Тмакс) материала в процессе соударения бойка с материалом служат физически обоснованными критериями физико-механических свойств твердых материалов. Для их измерения в процессе соударения можно использовать магнитоиндукционный датчик, для чего электрический сигнал, пропорциональный скорости движения бойка (фиг;2 а), с обмотки индукционного датчика 4 подают на вход согласупропорциональный ударному ускорению бойка в процессе его движения и соударения (фиг.2 б) с материалом. В момент перехода сигнала Од через ноль(момент касания 10 15 20 индентором материала) компаратора 12 формирует положительный импульс напряжения (фиг.2 д), фронт которого выделяет дифференциатором 13 (фиг.2 е), электрический сигнал с которого, в свою очередь, переводит ВЯ-триггер 9 в состояние "1". Компаратор 7 формирует положительный перепад напряжения (фиг,2 в) в момент максимального внедрения индентора в материал и остановки бсйка, соответствующего максимальной длительности упругопластического деформирования материала (Тмзкс) и скорости бойка Ч 6 = О, т.е, в момент перехода сигнала с выхода усилителя 5 через 0 (фиг,2 а), При этом дифференциатор 8 сигналом со своего выхода (фиг,2 г) переводит ЯЯ- триггер 9 в состояние "0", Таким образом, на выходе ВЯ-триггера формируется прямоугольный положительный импульс длительностью Тмакс (Та на фиг,2 ж). С выхода дифференциатора 6 электрический сигнал поступает на вход схемы 11 памяти (пиковый детектор с запоминанием), с выхода которой (фиг,2 з) напряжение, пропорцио" нальное максимальной величине ударного ускорения (Одп на фиг.2 б), поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10, который запускается сигналом с выходом дифференциатора 8 в момент достижения ударного ускорения максимума и в котором производится формирование кода, эквивалентного максимальной амплитуде Амакс. Сигнал с выхода ВЯ-триггера разрешает счет счетчику 14 на время импульсов, поступающих с выхода логического управляющего устройства 17, Таким образом на выходе счетчика 14 формируется код,эквивалентный времени Тп 1. Коды с выходов аналого-цифрового преобразователя 10 и счетчика 14 поступают на соответствующие входы арифметического устройства 15, которое производит вычисление величины индицируемой величины в соответствии с заданным алгоритмом, выбираемым оператором с помощью задатчика 18 режима и задатчика 16 постоянных.Назначение задатчика 8 режима состоит в управлении работой арифметического устройства в зависимости от задач контроля и вида реализуемого предлагаемым индикатором алгоритма индицируемой физической величины Например, при использовании шарового индикатора задатчик дает разрешения на ввод в блок 18 задатчиком 16 по. стоянных коэффициента К, учитывающего начальные условия соударения и диаметр индентора,а арифметическому устройству задает алгоритм индицирования динамической твердости материала в виде отношения двух измеренных величин по алгоритмуНО=К При замене шарового индентоАщра, например, на индентор, оставляющий подобные отпечатки (пирамида, конус и пр,), эадатчик 18 вводит в блок величину 5 постоянной К 2, учитывающей форму соуда-.ряющих тел, и устанавливает арифметическому устройству новый алгоритм расчета динамической твердости при исполъэовад 10нии пирамиды или конуса И О = К 2Тп .2 Кроме тогозадатчик режимов может задавать арифметическому устройству ре-жим индикации каждого измеренного индикатором параметра соударения в отдельности с соответствующим постоянным коэффициентом, если потребуется выявить взаимосвязь параметра соударения с каким-либо физическим свойством испытуемого материала, например его прочностью. Вычисленная в блоке 15 величина пропорциональная или равная контролируемой физической величине, в виде числа индицируется на индикаторе 19. Логическое управляющее устройство 1 У формирует необходимые сигналы для синхронизации работы блоков 10.14,15 индикатора.1739198 е) 2 ставитель А. Астахов .хред М.Моргентал . Корректор М.Демчик Редактор С.Патрушев Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1995 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5