Устройство для определения энергии, рассеянной в материале за один цикл переменной нагрузки

Союз Сочетсник Соцмалистнческмк Республик(51)м. Кл. , С 01 К 3/32 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(71) Заявитель Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ,РАССЕЯННОЙ В МАТЕРИАЛЕ ЗА ОДИН ЦИКЛ ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИИзобретение относится к измерительной технике, а именно к исследованию прочностных свойств материалов путем приложения повторяющихсянагрузок и может использоваться дляиспытаний материалов на усталостнуюпрочность.Известно устройство для определения энергии, рассеяннои в материалепри переменной нагрузке, содержащеедатчик деформаций и датчик механических напряжений используемого материала, усилитель сигнала деформаций и усилитель сигнала напряжений,каждый из которых входом присоединен 5к соответствующему датчику. К выходуусилителя сигнала деформаций присоединена фазосдвигающая цепочка. Измерительным прибором является микроваттметр, присоединенный одним входом к выходу усилителя сигнала напряжений, а другим - к выходу фазосдвигающей цепочке 11),Однако известное устройство необеспечивает достаточной точности, 2 стак как характеристика ваттметраимеет зону нечуйствительности, форма характеристики нелинейна, а диапазон рабочих частот заметно ограничен, ЗО Известно устройство для определения энергии, рассеянной в материале за один цикл переменной нагрузки, содержащее датчик деформаций и датчик механических напряжений исследуемого материала, усилитель сигнала деформаций и усилитель сигнала напряжений, каждый из которых присоединен своим вхо-ом к соответствующему датчику, к выходу усилителя сигнала деформаций своим входом присоединен фазовращатель, сдвигающий сигнал на 90 ф. В устройстве имеются два множительных элемента, каждый из которых имеет два входа и один выход. Оба множительных элемента выполнены в виде четырехплечего резисторного моста, диагонали которого являются его входами. В два смежных плеча моста включено по одному термоэлектрическому преобразователю тока с квадратичцой характеристикой, которые своими термоэлектрическими двумя выводами соединены последовательно и встречно, Два свободных термоэлектрических вывода образуют выход множительного элемента. Первый вход каждого множительного элемента соединен с выходом усилителя с.цгцала напряжений. Второй вход пцого иэкножьутельных элементов соединен свыхоцом усилителя сигнала деформаций. У, другого множительного элемента второй вход соединен с выходомфазовращателя, а его выход соединенсо входом оконечного усилителя. Вкачестве измерительного прибора вустройстве использован электронныйпотенциометр. Измерительная цепьпотенциометра соединена с выходомоконечного усилителя, а цепь измерительной схемы - со свободным выходоммножительного элемента (2),Однако это устройство также не обладает достаточнй точностью. Этообъясняется тем, что коэффициентытермопреобразования термоэлектрических преобразователей неодинаковозависят от температуры окружающейсреды, характеристики преобразователей имеют неодинаковые отклонения отквадратичной зависимости. Указанныефакторы приводят к погрешностям сигналов термоэлектрических преобразователей, что сильно сказывается,на точности результата умножения,поскольку выходной сигнал множительного элемента есть малая разностьдвух не малых сигналов термоэлектрических преобразователей, каждый изкоторых обладает некоторой погрешностью,Целью изобретения является повышение точности результатов измерений.Указанная цель достигается тем,-то устройства для определения энергии, рассеянной в материале за одинцикл переменной нагрузки, снабженодопопнительным датчиком напряжений,каждый датчик напряжений выполненв виде тензомоста, диагональ питания основного датчика напряжений соединена с выходом фазовращателя, выход усилителя сигнала напряженийсоединен с измерительной цепью потенциометра, диагональ питания дополнительного датчика напряжений соединена с выхоцом усилителя сигнала деформаций, а его измерительная диагональ соединена с цепью питания измерительной схемы потенциометра.При таком выполнении устройстваиспользуется форма умножения сигналов деформаций на сигналы напряжений,осуществляемой непосредственно самимн датчиками, чем исключается необходимость в множительных элементах иисключаются погрешности, им присущие,На чертеже изображена блок-схемаустройства для определения энергии,рассеянной в материале за один циклпеременной нагрузки.Устройство содержит датчик 1 деформаций, который соединен со входом2 усилителя сигнала деформаций. Выход 2 усилителя соединен с фазовращателем 3, осуществляющим сдвигсигнала на 90". К выходу фазовращателя 3 подключен датчик 4 механичес эп сГ - ь ЧЧ/х 2 зсгде 6 и - энергия, рассеянная в материале, аи - энергия, запасаемая н материале за один цикл переменной нагрузки.Датчик 1 деформаций вырабатывает сигнал, пропорциональный деформациямв соответствии с зависимостью (1), После усиления в усилителе 2 и прохождения фазовращателя 3 сигнал изменяется уже косинусоидальноЧ = аЕсоь ис (3) где Ч - сигнал на выходе фазовращателя 3.Сигнал Ч 3 с выхода фазовращателя попадает на диагональ питания тензомоста датчика 4. Выходной сигнал на измерительной диагонали тензомоста датчика 4 пропорционален механическим напряжениям (1) в испытуемом материале, умноженном на электрическое напряжение диагонали питания, Поскольку эта диагональ питается напряжением Ч 1, пропорциональным деформациям, то выходное напряжение Ч 4 датчика 4 оказывается пропорциональным произведению Ч 3 на механическое напряжение (1), После усиления в усилителе 40 45 5 О 55 со 65 5 1 О 15 2 О 25 30 35 ких напряжений. Он выполнен в видетензомоста и подключен к фазовращателю 3 диагональю питания, а егоизмерительная диагональ подключенако входу 5 усилителя сигнала напряжений. Выход 5 усилителя соединен сизмерительной цепью потенциометра б,Дополнительный датчик 7 механических напряжений, также выполненный ввиде тенэомоста, своей диагональюпитания соединен с выходом 2 усилителя сигнала деформаций. Измерительная диагональ 7 датчика соединенас цепью питания измерительной схемыпотенциометра б. Потенциометр б состоит из измерительной схемы в видемоста, в который включен реохорд 8.Движок реохорда 8 соединен со входом усилителя 9 потенциометра. Нагрузкой усилителя 9 является электрический двигатель 10. Двигатель 10жестко связан с движком реохорда 8и показывающей стрелкой потенциометра,Устройство работает следующим образом.При переменных синусоидальных нагрузках на.испытуемый материал его деформации , и механические напряжения (У изменяются по следующим зависимостям7481 7 Составитель Ю. ВостриковРедактор Ю. Петрушко Техред Я, Бирчак Корректор И, Муск Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 Тираж 1 ЦНИИПИ Государственногопо делам иэобретений 13035, Москва, Ж, Рау 9 Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5