Электроакустический твердомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК БО р 4 С 01,И 3/4 с СВОИ)И. ИСАНИЕ РЕТЕНИЯ,1БИБАБО(1 ТЕК СВИ ВТОРСН ТЕЛЬ конечникнаходящих Цель изоб ти и прои з т ис бора г Электроаку жит акусти зователь и СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИ(71) Ростовский научно-исследова тельский институт технологии машиностроения(57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для автоматических измеренийсвойств материалов и изделий привдавливании в испытуемый объект наиспытательчых устроиств, под постоянной нагрузкой. тения- повышение точносодительности измерений ользования регистрирующес цифровой индикацией, тический твердомер содереский стержневой преобрамагнитострикционного материала с индентором на конце, укрепленные на стержне инерционную массу и пьезопреобразователь, соединенньп с ним усилитель, охватывающую стержень катушку, соединенную с выходом усилителя, и регистрирующий прибор. Последний выполнен в виде последовательно соединенных Формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя, первого счетчика импульсов с обратной связью, первой и второй двухвходовых схем И, второго счетчика импульсов, дешифратора и цифрового индикатора. В состав регистрирующего прибора входит соединенный с выходом формирователя частотный компаратор, прямой вход котои ЮФ рого соединен с входом Сброс второ го счетчика, а инверсный выход - с входом "Сброс" первого счетчика, задатчик частоты, соединенный с вторым входом частотного компаратора, одновибратор, вход которого соединен с инверсным выходом частотного компа ратора, а выход вс вторым входом первой схемы И, и генератор импульсов, соединенный выходом с вторым входом второй схемы И. 3 ил.Изобретение относится к испыта" тельной технике, а именно к электро- акустическим твердомерам, и может быть использовано для автоматических измерений свойств материалов и 5 изделий при вдавливании в испытуемый объект наконечников испытательных устройств, находящихся под постоянной нагрузкой.Цель изобретения - повышение точ О ности и производительности измерений за счет использования регистрирующего прибора с цифровой индикацией.На фиг,1 показана функциональная схема электроакустического твердо мера; на фиг,2 - зависимость резонансной частоты акустического стержневого.преобразователя от твердости контролируемого изделия; на фиг. 3 - электрические напряжения в различных 20 точках схемы, при этом а - амплитуда И и длительность Т импульса на выходе первого счетчика для наименее твердого изделия; 3 - амплитуда Ии длительностЬ Т импульса на 25сгвыходе первого счетчика для наиболее твердого изделия; 1 - амплитуда Ио длительность Т импульса Т имопульса на выходе одновибратора;амплитуда И импульса на выходе пер- ЗО вой схемы И для наименее твердого изделия; .- амплитуда И импульса на выходе первой схемы И длянаиболее твердого изделия; 6 - амплитуда И импульсов на выходе генератора импульсов; Ж - амплитуда И импульсов на выходе второй схемы И для наименее твердого изделия; ), - амплитуда Иимпульсов на выходе вторнрой схемы И для наиболее твердого из Оделия.Электроакустический твердомер содержит акустический стержневой преобразователь 1 из магнитострикционного материала с индентором 2 на конце,Фукрепленные на стержне инерционную массу 3 и пьезопреобразователь 4, соединенный с ним усилитель 5, охватывающую стержень катушку 6, соединенную с выходом усилителя 5, и регистрирующий прибор.Регистрирующий прибор выполнен ввиде пЬследовательно соединенных формирователя 7 импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя 5, первого счетчика 8 импульсов с обратной связью, первой двухвходовой схемы 9 И, второй двухвходовой схемы 10 И второго счетчика 11 импульсов, дешифратора 12 и цифрового индикатора 13, соединенного с выходомформирователя 7 частотного компаратора 14, прямой выход которого соединен со входом "Сброс" второго счетчика 11, а инверсный выход - со входом сброс первого счетчика 8, задатчика 15 частоты, соединенного со вторым входом частотного компаратора 14,одновибратора 16, вход которого соединен с инверсным выходом частотного компаратора 14, а выход - со вторым входом первой схемы 9 И, и соединенного выходом со вторым входом второй схемы И генератора 17 импульсов,Электроакустический твердозамерработает следующим образом,Выбирают, частоту Е задатчика 15большей, чем резоцансйая частота Копреобразователя до внедрения ицденътора 2, но меньшей, чем резонанснаячастота Г для наиболее твердого изделия (минимальная частота в режимеизмерения), те( э 1Частоту Г генератора 17 импульгсов выбирают из условияи-Й 1 Тгде Н - число твердости наименеетвердого изделия (ед.НРС);Г . - резонансная частота стержня для наименее твердогоизделия, Гц;и - емкость первого счетчика 8;Т - длительность импульса наовыходе одновибратора 16,выбираемая из соотношения:где Н, - число твердости наиболеетвердого изделия (ед,НЕС).Акустические колебания преобразователя 1 воспринимаются пьезопреобразоватепем 4, электрическое напряжение которого усиливается усилителем 5 и создает переменный ток в катушке 6. Переменное магнитное поле,создаваемое катушкой б, вызываетакустические колебания преобразователя 1, 1242751При выполнении условий балансаамплитуд и фаз в описанном контуревозникают незатухающие автоколебанияна резонансной частоте преобразователя 1, 5Резонансная частота автоколебаФний преобразователя до внедрения индентора 2 в контролируемое изделиезначительно ниже, чем в режиме измерения. 1 ОПри установке стержневого преобразователя 1 на контролируемое изделие и внедрении индентора 2, резонансная частота преобразователя 1резко увеличивается и в режиме изме-, 15рения ее значение линейно взаимосвязано с твердостью контролируемогоизделия по Роквеллу.При внедрении индентора 2 в контролируемое изделие соотношение (1) 20нарушается, в результате чего происходит переключение частотного компаратора 14. При этом на его инверсном выходе возникает отрицательныйимпульс, осуществляющий сброс перво- д 5го счетчика 8 и запуск одновибратора 16.После этого первый счетчик 8 начинает дополняться прямоугольными импульсами с выхода формирователя 7,частота следования которых равна резонансной частоте преобразователя 1,нагруженного на контролируемое изделие,По заполнении первого счетчика 835.происходит запирание .его по входу засчет обратной связи.За время заполнения счетчика 8 наего выходе формируется прямоугольныйимпульс амплитудой Ис; длительностикоторого определяются твердостьюконтролируемого изделия (фиг.За,б)и емкостью первого счетчика8 Т;= /.45На выходе одновибратора 16 формируется прямоугольный импульс амплитудой По и длительностью Т(фиг.Зв),определяемой настройкой одновибратора 16 по условию (3).ЭУкаэанный импульс поступает навторой вход первой схемы 9 И, на первый вход которой поступает прямоугольЙый импульс длительностью Т с выхода первого счетчика 8. При этом навыходе первой схемы 9 И формируетсяпрямоугольный импульс 0; (фиг.Зг,д),длительность Т; которого равна разееости длитсльееости пмеЕуле 1 Гон: ( 1иТ ) =- То , д1Этот импульс поступает на первыйвход второй схемы 10 И, на второйвход которой поступают прямоугольныеимпульсы ам 1 елитудой Б (фиг,Зе) свыхода генератора 17, частота следования которых определяется условием (2),При этом на. выходе второй схемы1 О И действует последовательностьпрямоугольных импульсов амплитудойИ ,;(фиг,Зж,з) с частотой следования Г, общее число которых равнотвердости контролируемого изделия,Эта последовательность импульсов поступает на счетный вход второго счетчика 11, а с его выхода черездешифратор 12 - на цифровой индикатор 13, на котором высвечивается результат измерения в виде числа твердости по шкале Роквелла.При этом показания для наименеетвердого и наиболее твердого изделий соответственно будут определяться соотношениями (фиг.Зж,з):Н = ( - Т )е": " Н = ( - -Т )Г ци1 г" а е 2Д2Решая полученную систему уравнений относительно Т и й , приходим к соотношениям (2) и (3), определяющим условия настройки одновибратора 16 и генератора 17.ПреЕ схеме стержневого преобразователя 1 с изделия резонансная частота преобразователя 1 вновь резко изменяется, условие (1) вновь выполняется и происходит обратцое переключение частотного компараеора 14.1Отрицательееыее импульс с его прямого выхода осуществляет сброс второго счетчика 11, после чего прибор готов к новому циклу измерений.Повышение точности измерений происходит за счет цифровой индикации результата измерений, исключающей субъективную погрешность оператора при снятии показаний со стрелочного прибора,Производительность измерений определяется временем счета первого счетчика импульсов и намного превышает производительность измерений с помощью стрелочного прибора.Злектроакустический твердомер, содержащий акустический стержневой преобразователь из магнитострикционного материала с индентором на конце, укрепленные на стержне инерционную массу и пьезопреобразователь, соединенный с ним усилитель, охватывающую стержень катушку, соединенную с выходом усилителя, и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, регистрирующий прибор выполнен в виде последовательно соединенных формироватепя импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя, первого счетка импульсов с обратной связью, первой и второй двухвходовых схем И, второго счетчика импульсов, деши 4 ратора и цифрового индикатора, соединенного с выходом Формирователя импульсов частотного компаратора, прямой выход которого соединен с входом "Сброс второго счетчика, а инверсный выход - с входомСброс" пер О вого счетчика, задатчика частоты,соединенного с вторым входом частот - ного компаратора, одновибратора, вход которого соединен с иньерсным выходом частотного компаратора, а 15 выход - с вторым входом первой схемы И, и соединенного выходом с втор.м входом второй схемы И генератора импульсов.1242751 Составитель оссей Техред О,Г