Устройство для измерения реологических характеристик твердых материалов

Номер патента: 879404

Авторы: Беликов, Дроздов, Исаев, Павлов

ZIP архив

Текст

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ополнительное к ав ид-в)М 703187/1801 И 11/ Государственный коми СССР по делам изобретеии и открытийДата опубликования оп ия 071.Исаев, В.В,Павлов, И.А.Дроздов В.Беликов Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет(71) 3 а яв и те 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРПБ 1 Х МАТЕРИАЛОВий, де- ционИзобретение относится к области исследования реологических характеристик твердых материалов.Известно устройство для измерения реологических характеристик твердых материалов, содержащее термокамеру с исследуемым образцом, генератор гармонических колебан силовозбудитель образца, датчик формации и напряжения и информа но-измерительные блоки 1 .В этом устройстве силовозбудитель, выполненный в виде следящего электромагнитного, гидравлического или пневматического привода, служит для реализации в образце изменяющегося во времени одного из видов напряженнодеформационного состояния: кручения, изгиба, одноосного растяжения, одноосного или всестороннего сжатия и т,д. Большое разнообразие частных реализаций устройства, связанное с большим разнообразием видов напряженно-деформированного состояния, а также с необходимостью исследования широкого класса материалов в широком диапазоне частот, деформаций и напряжений, тем не менее не затрагивает в значительной мере информационно-измерительную часть устоойства. Измерение указанных выше характеристик в известном устройстве происходит путем сравнения в электрических цепях сигнала, поступающего с датчика напряжения, с сигналом генератора и измерения его амплитудного и фазового искажения при предположении, что деформация в образце в точности следует за сигналом генератора. Чтобы добиться минимального рассогласования между сигналом с датчика деформации и генератора применяют отрицательную обратную связь между датчиком деформации и электрическим входом силовозбудителя. Однако, ввиду ограниченной мощности силовоэбудителя и его нелинейности, точного следования деформации образца за сигналом генератора добйться не удается. Особенно это относиться к области высоких частот и к случаю пневматических или гидравлических силовозбудителей, необходимость применения которых связана с реализацией значительных усилий на образце.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство Г 2", которое содержит термокамеру с испытываемым образцом,генератор гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазена 90), датчики деформации и напряжения, устройство сравнения, один из Входов которого подключен к выходу генератора с нулевой фазой; другой вход - к выходу датчика деформации, причем выход устройства сравнения соединен с входом силоьозбудителя, блок идентификации состоящий из двух делителей напряжения сумматора.р два Входа которОГО соединены с выходами делителей, сравнивающего устройства, "один Вход которого, являющийся первым входом блока идентификации, соединен с датчиком напряжения, другой с выхОдОМ сумматорар являющимся сигнальным выходом блока ицентификации блока настрсйки делителей, 1 з два Входа КОТООГО явля 10 щиеся Вторым и третьим входами блока идентиФикации, соединены со входами делителей, третий - с выходом устройства сравнения, а два выхода - соответст О венно с управляющими входами первого и второго делителей, блока измерений, входы КО ОРОГО СОединены с упраВляющими входами делителЕй напряжения, Образующими измерительный вход блока )5 идентификации, В известном устройстве с ростом частоты возрастает погрещность в определении комплексного модуля материала. Это приводит к ограничению диапазОна РабОчих частОт.Целью изобретения является повыаение тогности измерений и расщирение частотного диапазона.Эта цель достигается тем, что в известном устройстве, СОдержащем генератор гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазе на 90, датчики деформации и напряжения, устройство сравнения, один из Входов ко" торого подкл 1 Очен к ВыхОду Генератора с нулевой фазой, другой вход - к вы О ходу датчика деформации, силовозбуцитель образца, механически связанный с образцом и датчиком деформации, причем выход устройства сравнения соединен с входом силовозбудителя, и блок идентификации, состоящий из двух делителей напряжениясумматорадва входа которого соединены с выходами делителей,сравнительного устройства, один вход которого являющийся первым входом блока, идентификации соединен с датчиком напряжения,другой - с выходом сумматора, являющимся сигнальным Выходом блока идентификации, блока настройки делителей, два входа которого являющиеся вторым и третьим вхо 55 дами блока идентификации соединены со входами делителей, третий - с выходом устройства сравнения, а два выхода соответственно с управляющими входами делителей напряжения, образующими измерительный выход блока идентификации, введены дополнительно фазовращатель на 90 , второй блок идентификации, первый вход которого "оединен с выходом датчика деформации,65 второй вход - с Выходом генераторас нулевой Фазой, третий вход - с вы-,ходом генератора с фазой, сдвинутойна 90, а сигнальный выход - со Вторым и третьим Входами первого блокаидентификации, со вторым-непосредстВенно, а с тоетьим - через дополнительный фазовращатель.На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство,Оно содержит генератор гармонических колебаний 1 с двухфазным выходом,силовозбудитель 2 образца, устройства сравнения 3, 4, термокамеру 5,датчики деформаций 6 и напряжений 7,делители напряжения 8-11, блоки настройки делителей 12, 13, фазовращатель на 90 14, сумматоры 15, 16,блок идентификации 17.Устройство работает следующим образом.Гармонический сигнал х) подается с выхода генератора 1 навход элемента сравнения 3, на выходе которого формируется разностьмежду этим сигналом и сигналом отдатчика деформации 6, Эта разностьуправляет силовозбудителем 2, которым нагружен образец по периодическому закону. При этом на выходахдатчиков 6 и 7 появляются сигналыМ (6) и У 1) . Сигналы ХЮ и ХЦна выходах генератора 1 пропуска)отсячерез управляемые делители 8, 9, затем суммируются на сумматоре 15, навыходе которого формируется сигнал".Ю= Л, с 81 и юб а мэ и) ,где 41 и ц - коэффициенты, зависящиесоответственно от положения делителей 8 и 9.Блок настройки 12 делителей 8 и 9регулирует их коэффициент передачитаким образом, чтобы минимизироватьсредний квадрат рассогласования,между выходами сумматора 15 и датчика деформации 6.,Ц=Х)Ь)-х 2 ЕМ 1сформированного на выходе устройствасравнения 4.Б результате настройки делителей8 и 9 сигнал Х(1) на выходесумматора 15 становится в точностиравным первой гармонике сигналаХ ,ь)= ОВ 1(о)1 12Этот сигнал с помощью Фазовращателя14 преобразуется в сигналхЖ=ц,соз щ 1+м),Сигналы ХЖ и ХЦ чеРез делители 10, .11 подаются на вход сумматора16, на вход сумматора поступает исигнал с датчика напряжения 7. Навыходе сумматора 16 формируется сигнал:)-) ) С ц эт) ц)т)+С 160 зш 1+Ч) ) где С и С - коэффициенты, соответствующие положениям делителей 10 и 11.С выхода блока 16 сигнал поступает на блок сравнения 18, сигнал скоторого подается на блок 13. Блок настройки 13 делителей 10 и 11 регулирует их коэффициент передачи таким образом, чтобы минимизировать средний квадрат Е Ь 1, В результате настройки коэффициенты С и С принимаЮт значения, в точности равные действительной и мнимой частям комплексного коэффициента передачи, связывающего первые гармоники сигнала на выходе датчика напряжения 7 и сигнала о на выходе датчика деформации 6,Этот коэффициент, измеренный с помощью блока 1 б, равен комплексному модулю материала, соответствующему частоте м - первой гармоники сигнапов ХЬ) и ЗМ и не содержит в себе погрешностей обусловленных неидентичностью сигналов Х ) и ХМТаким образом, устройство позволяет повысить точность измерений и рас-. ,ширить диапазон рабочих частот. 2 Оформула изобретенияУстройство для измерения реологических характеристик твердых материалов, содержащее генератор гармонических колебаний с выходами, сдвину тыми по фазе на 90 О, датчики деформации и напряжения, устройство сравнения один из входов которого подключен к выходу генератора с нулевой фазой, другой вход - к выходу датчика деформации, силовозбудитель, механически связанный с образцом и датчиком деформации, выход устройства сравнения соединен с входом силовоэбудителя, и блок идентификации, состоящий из двух делителей напряжения, сумматора, два входа которого соединены с выходами делителей, сравнивающего устройства, один вход которого, являющийся первым входом блока идентифи"кации, соединен с датчиком напряжениядругой - с выходом сумматора, являющийся сигнальным выходом блока идентификации, блока настройки делителей,два входа которогЬ, являющиеся вторым и третьим входами блока идентиФикации, соединены со входами делителей, третий - с выходом устройствасравнения, а два выхода - соответственно с управляющими входами, первогои второго делителей, блока измерений,входы которого соединены с управляющими входами делителей напряжения,образующими измерительный выход блокаидентификации, о т л и ч а ю щ е е "с я тем, что, с целью повышенияточности измерений и расширения частотного диапазона, в устройство введены дополнительно фазовращательна 90", второй блок идентификации,первый вход которого соединен с выходом датчика деформации, второйвход - с выходом генератора с нуле-,вой Фазой, третий вход - с выходомгенератора с Фазой, сдвинутой на 90а сигнальный выход - со вторым итретьим входами первого блока идентификации, со вторым - непосредственно,а с третьим - через дополнительныйфазовращатель,источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прибор для исследования динамических характеристик полимеров нанизких частотах. - "Заводская лаборатория", 1973, У 11, том 39, с.14021404.2. Авторское свидетельство СССР позаявке Р 2434252/18-25,кл. 6 018 11/16,1977.879404 Составитель В.ВощанкинРедактор Н.Коляда Техред М.Надь Корректор Е.Рошко Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Заказ 970 б/10 Тираж 910 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5

Смотреть

Заявка

2703187, 26.12.1978

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИСАЕВ КОНСТАНТИН ВЯЧЕСЛАВОВИЧ, ПАВЛОВ ВАЛЕРИЙ ВИКТОРОВИЧ, ДРОЗДОВ ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ, БЕЛИКОВ НИКОЛАЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01N 11/16

Метки: реологических, твердых, характеристик

Опубликовано: 07.11.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-879404-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-reologicheskikh-kharakteristik-tverdykh-materialov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения реологических характеристик твердых материалов</a>

Похожие патенты