Устройство для измерения динамических характеристик материалов

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХРЕСПУБЛИК(51)5 6 01 й 29/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им, С,М, Кирова .(53) 620.179(088.8)ф 6) Авторское свидетельство СССР М 913234, кл. 6 01 й 29/18, 1980Авторское свидетельство СССР ЬВ 1422130, кл. 6 01 й 29/16, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть. использовано для определения физико-механических характеристик материалов. Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет раздельной регистрации составляющих волнового сопротивления. Устройство снабжено подключенными к датчику 8 скорости последовательно соединенными фазовращателем 13, преобразователем 17 частота - напряжение и четвертым блоком 18 умножения, вторым блоком 14 деления и потенциометром 16, Выходы первого блока 11 деления и четвертого блока 18 умножения являются выходами составляющих волнового сопротивления материала, 1 ил,10 15 20 25 30 35 45 50 55 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, основанной на исследовании механических колебаний, иможет найти применение при определениифизико-механических характеристик материала толстостенных пластмассовых изделий без нарушения последних иливязкоупругих свойств полимерных жидкостей и расплавов полимеров.Известно устройство, в котором целостная картина взаимодействия исследуемогоматериала с механическими гармоническими колебаниями формируется путемобработки сигналов датчика силы и датчикавиброскорости с помощью интегратора,дифференцирующего усилителя и сумматора в виде масштабировэнного изображенияна экране электронно-лучевого индикатора,Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерениядинамических характеристик материалов,содержащее вибратор, механически связанный с ним датчик силы, последовательно.соединенные датчик скорости, первый блокумножения, второй вход которого соединенс датчиком силы, и первый блок деления,второй блок умножения, входы которого соединены с датчиком скорости, а первый выход - с вторым входом первого блокаделения, третий блок умножения, первыйвход которого соединен с датчиком силы, исумматор "2",Недостатки этого устройства заключаются в том. что жесткостную составляющуюволнового сопротивления излучению, необходимую для вычисления динамических характеристик материалов. можно получитьлишь выполнив алгебраические преобразования результатов измерения изображенияна экране индикатора, и отображение результатов измерений на экране электронно-лучевого индикатора препятствуетавтоматизации процесса измерений.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональныхвозможностей за счет раздельной регистрации составляющих волнового сопротивления.Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения динамических характеристик материалов, содержащеевибратор, механически связанный с нимдатчик силы, последовательно соединенныедатчик скорости, первый блок умножения,второй вход которого соединен с датчикомсилы, и первый блок деления, второй блокумножения, входы которого соединены сдатчиком скорости, а первый выход - с вторым входом первого блока деления, третийблок умножения, первый вход которого соединен сдатчиком силы, и сумматор, снабжено подключенными к датчику скорости последовательно соединенными фазовращателем, преобразователем частота - напряжение и четвертым блоком умножения, вторым входом соединенным с выходом сумматора, потенциометром, включенным между выходом преобразователя частота - напряжение и первым входом сумматора, и вторым блоком деления, включенным между выходом третьего блока умножения, вторым входом соединенного с выходом фазовращателя, и вторым входом сумматора, второй вход второго блока деления соединен с выходом второго блока умножения, выход первого блока деления является выходом диссипативной составляющей волнового сопротивления, а выход четвертого блока умножения - выходом жесткостной составляющей волнового сопротивления,На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство для измерения динамических характеристик материалов содержит вибратор 1, механически связанный с ним датчик 2 силы, выполненный в виде синхронного генератора 3, обмотка 4 статора которого ориентирована перпендикулярно к плоскости исследуемого материала, а обмотка 5 ротора генератора 3 ориентирована перпендикулярно к радиусу-вектору неуравновешенной вращающейся массы 6 вибратора 1 и подключена к возбудителю 7 сигнала, перпендикулярного силе, С выходов датчика 2 силы и датчика 8 скорости сигналы, пропорциональные вибросиле и виброскорости, поданы нэ выходы первого блока 9 умножения. На входы второго блока 10 умножения поданы сигналы, пропорциональные виброскорости. Первый блок 11 деления своими входами соединен с выходом первого блока 9 умножения и с выходом второго блока 10 умножения, На входы третьего блока 12 умножения подан сигнал, пропорциональный силе вибратора, и сигнал, пропорциональный виброскорости, но сдвинутый посредством фазовращателя 13 нэуголй/2, Входы второго блока 14 деления соединены с выходами третьего блока 12 умножения и второго блока 10 умножения. Сумматор 15 своими входами соединен с выходом второго блока 14 деления и через потенциометр 16 с выходом преобразователя частота - напряжение 17, вход которого соединен с выходом фазовращателя 13, Нэ входы четвертого блока 18 умножения поданы сигналы с выхода сумматора 15 и с выхода преобразователя частота - напряжение 17. Вибратор 1, датчик 2 силы, датчик8 скорости расположены на исследуемом материале 19,Устройство работает следующим образом,При вращении вала вибратора 1 в якоре возбудителя 7 сигнала вырабатывается напряжение, пропорциональное .скорости вращения вала вибратора 1, это напряжение подается на обмотку 5 ротора синхронного генератора 3 датчика 2 силы. В обмотке 4 статора генератора 3 индуктируется напряжение,пропорциональноемгновенному значению центробежной силы вращающейся массы 6 вибратора 1. Сигнал, пропорциональный виброскорости, подается на первый блок 9 умножения, на второй блок 10 умножения и фаэовращатель. Сигнал, пропорциональный силе вибратора, подается на первый блок 9 умножения и третий блок 12 умножения, На выходе первого блока 9 умножения посредством двух- полярных. сигналов силы и виброскорости формируется однополярный сигнал, пропорциональный активный мощности излучения, На выходе второго блока 10 умножения посредством умножения двухполярных сигналов виброскорости формируется однополярный сигнал, пропорциональный квадрату модуля сигнала виброскорости, Навыходе первого блока 11 деления посредством деления однополярных сигналов активной мощности и квадрата модуля виброскорости формируется однополярный сигнал, пропорциональный диссипативной составляющей волнового. сопротивления излучению, На выходе третьего блока 12 умножения посредством умножения двух двухполярных сигналов - сигнала силы и сигнала виброскорости, сдвинутого фазовращателем 13 на угол равный л/2, формируется однополярный сигнал, пропорциональный реактивной мощности излучения. На выходе второго блока 14 деления посредством деления однополярных сигналов реактивной мощности излучения и квадрата модуля сигнала виброскорости формируется однополярный сигнал, пропорциональный реактивной составляющей волнового сопротивления излучению. На выходе преобразователя частота - напряжение 17 формируется однополярный сигнал, пропорциональный частоте исходных сигналов силы или виброскорости. На выходе сумматора 15 формируется однополярный сигнал суммы сигнала реактивной составляющей волнового сопротивления излучению, поступающего с второго блока 14 деления, и сигнала инерционной части реактивной составляющей волнового сопротивления излучению, формирующегося5 10152030 35 при масштабировании потенциометром 16 сигнала частоты преобразователя частота - напряжение 17, На выходе четвертого блока 18 умножения посредством умножения сигналов, полученных с сумматора 15 и преобразователя частота - напряжение 17, формируется однополярный сигнал, пропорциональный жесткостной составляющей волнового сопротивления излучению. Процесс измерения происходит следующим образом. Вибратор 1 и механически соединенные с ним датчик 2 силы и датчик 8 скорости помещаются на исследуемый твердый материал 19 так, чтобы они покоились на поверхности материала 19 под действием силы собственного веса, Включаетсяэлектродвигатель привода вибратора 1 и вибратор разгоняется, После достижения требуемой частоты вращения вала вибратора численное значение жесткой составляющей волнового сопротивления излучению снимается со стрелочного (или цифрового)прибора визуально (или записывается автоматически).Технико-экономические преимуществапредлагаемого устройства заключается втом, что жесткостная составляющая волнового сопротивления излучению формируется в виде электрического сигнала. параметры которого снимаются визуально с цифрового (или стрелочного) прибора или могут быть записаныавтоматически. Время замера представляет из себя время переходного процесса вибратора и составляет 3 с,40 45 50 55 Формула изобретения Устройство для измерения динамических характеристик материалов, содержащее вибратор, механически связанный с ним датчик силы, последовательно соединенные датчик скорости, первый блок умножения, второй вход которого соединен с датчиком силы, и первый блок деления.второй блок умножения, входы которого соединены с датчиком скорости, а первый выход - с вторым входом первого блока деления, третий блок умножения. первыйвход которого соединен с датчиком силы, и сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей за. счет раздельной регистрации составляющих волнового сопротивления, оно снабжено подключенными к датчику скорости последовательно соединен н ы ми фазовращателем, преобразователем частота - напряжение и четвертым блоком умножения. вторым входом соединенным с выходомЗаказ 2391 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 сумматора, потенциометром, включенным между выходом преобразователя частота - напряжение и первым входом сумматора, и вторым блоком деления, включенным между выходом третьего блока умножения, вторым входом соединенного с выходом третьего блока умножения, вторым входом соединенного с выходом фазовращателя, и вторым входом сумматора, второй вход второго блока деления соединен с выходом второго блока умножения, выход первого блока деления является выходом диссипативной 5 составляющей волнового сопротивления, авыход четвертого блока умножения - выходом жесткостной составляющей волнового сопротивления.