Устройство для измерения микротвердости образцов

/40 ТЕНИЯ ПИСА области иссфизических использоваения микроОО С) ние точнопредлагае-схема блохема блока лика и ин- диаграммы О ении мето- микротверляется как з Р), ощади поо в резульгР г Огг 1гналов, В, на выходе трировании участка и с отпечатком соотгде а и усили образ ветств плитуды с и фотом отпечаткая прбеэно;величение обьдиаметр диафр сполартн ва- алективаагмы, м ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Волынский И.С. Определение рудныхминералов под микроскопом, - М.: Недра,1966, т. 1. с. 176 - 178,Хрущов М,МБеркович Е,С. ПриборыПМТи ПМТдля испытаний на микротвердость, - М,; Ан СССР 1950, с. 26, фиг. 13,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ ОБРАЗЦОВ Изобретение относитсяедования химических ивойств веществ и может быто в минералогии для измевердости образцов,Цель изобретения - повь На фиг. 1 дана блок - схема мого устройства; на фиг, 2 - блок ка вычислений; на фиг. 3 - блок-с перемещения предметного сто дентора; на фиг, 4 - временные работы устройства,Известно, что при определ дом статического вдавливания дость образца Н кг/мм ) опред отношение испытательной нагр действующей на индентор, к пл верхности отпечатка, полученно тате пластической деформаци Авторами установлено, что при и нии в качестве индентора станд(57) Изобретение относится к испытанию материалов и может использоваться при определении твердости. Устройство позволяет использовать фотометрический способ измерения размера отпечатка, В устройстве луч света от лампы через объектив попадает на образец, отражается от него, проходит через объектив и полупрозрачную пластину и разлагается на два луча. Один луч попадает в окулярный микроскоп и регистратор для визуального наблюдения, а второй проходит в фотоэлектронный умножитель, Пройдя через ряд электронных блоков, сигнал поступает на индикатор и отражается на нем в удобном виде. 2 з.п, ф-лы, 4 ил,мазной квадратичной пирамиды Виккерса с углом при вершине между двумя противоположными гранями в 136 и объектива с аппертурой менее 0,72 лучи света, отраженные от поверхности отпечатка образца, не возвращаются в обьектив и, следовательно, световой поток, попадающий в фотоэлектронный умножитель, уменьшается по сравнению с потоком от участка объекта без отпечатка. При этом микротвердость образца определяется по формуле;Усгройство для измерения микротвердости образцов содержит лампу осветителя 1, расположенные на одной оптической оси предметный столик 2 для размещения на нем исследуемого образца 3, объектив 4, полупрозрачную пластину 5, установленную под углом к оптической оси и обеспечивающую направление света от лампы осветителя 1 по оптической оси к образцу 3, вторую полут 1 розрачную пластину 6, расположенную под тем же углом к оптической оси, что и полупрозрачная пластина 5, окулярный микрометр 7 и регистратор 8, индентор 9, блок управления:10 и блок перемещения 11 предметного столика и индентора, вход которого 15 соединен с выходом блока управления 10, а механические выходь 1 - с индентором 9 и предметным столиком 2; расположенные на оси луча, отраженного от второй полупрозрачной пластины б, диафрагму 12 и 20 фотоэлектронный умножитель 13, и соединенные последовательно усилитель 14, вход которого соединен с выходом фотоэлектронного умножителя 13, блок вычислений 15, первый управляющий вход которого со единен с выходом блока управления 10, а второй - с электрическим выходом блока перемещения 11 предметного столика и индентора, и индикатор 16, Блок вычислений 15 содеркит управляемые ключи 17 и 18, ЗО входы которых объединены и являются входом блока вычислений 15, а управляющие входы которых являются управляющими входами блока вычислений 15, блок буферной памяти 19, блоки деления 20 и 21, умно-35 жители 22, 23,24, блоки возведения в квадрат 25 и 26, блоки памяти 27 и 28, пере-программируемые блоки памяти 29, ЗО, 31, инвертор 32 и сумматор 33, Вход блока буферной памяти 19 подключен к выходу уп . равляемого ключа 17, а выход - к входу делителя блока деления 20, вход делимого которого соединен с выходом управляемого ключа 18, а вьход через инвертор 32 связан с первым входом сумматора ЗЗ, Второй вход 45 сумматора 33 соединен с блоком памятИ 27, Перепрограммируемый блок памяти 29 через блок возведения в квадрат 26 соединен с первым входом умножителя 22, другим входом который соединен с выходом сумматора ЗЗ. 50 Выход умножителя 22 связан с входом делителя блока деления 21, Перепрограммируемый блок памяти 30 через блок возведения в квадрат 25 соединен с первым входом умно- жителя 24, другим входом который соединен 55 с перепрограммируемым блоком памяти 31.Входы умнокителя 23 подключены к выходу умножителя 24 и блоку памяти 28, а выход - соединен с входом делимого блокаделения 21, выход которого является вь 1 ходом блока вычислений 15. Блок перемещения 11 предметного столика 2 и индектора 9 содержит тактовый генератор 34, последовательно соединенные формирователи импульсов 35, 36, 37 и 38, элементы И 39, 40 и 41, инвертор 42, сумматор 43, шаговый двигатель 44 индентора 9 и шаговый двигатель 45 предметного столика 2, валы которых являются соответственно первым и вторым механическими выходами блока перемещения 11 и связаны с индентором 9 и предметным столиком 2, Первые входы элементов И 39,40 и 41 объединены и подключены к тактовому генератору 34, а вторые их входы соединены с выходами формирователей импульсов 35, 36 и 37 соответственно. Выход элемента И 41 через инвертор 42 подключен к первому входу сумматора 43, второй вход которого соединен с выходом элемента И 39, а выход - подключен к шаговому двигателю 45 предметного столика 2. Вь 1 ход элемента И 40 соединен с шаговым двигателем 44 индейтора 9, вход формирователя импульсов 35 является входом блока перемещения 11 предметного столика 2 и индентора 9, выходом которого является выход формирователя импульсов 38.Введение второй полупрозрачнойпластины 6 позволяет разделить луч ввета на два луча, один из которь 1 х попадает в новый регистрационный канал, содержащий диафрагму 12, фотоэлектронный умножитель 13, усилитель 14, блок вычисления 15 и индикатор 16 и позволяющий фотометрическим способом измерять размер отпечатка на поверхности исследуемого образца от действия индентора,Устройство работает следующим образом.После установки исследуемого образца 3 на предметный столик 2 включают блоки 1, 10, 11, 13 - 45 и в перепрограммируемыеблоки памяти 29, 30 и 31 заносят следующие величины; в блок 29 - диаметр О диафрагмы 12, в блок 30 - увеличение . объектива 4 и в блок 31 - испытательную нагрузку Р на инденторе 9, После включения указанных блоков луч света от лампы осветителя 1, отразившись от полупрозрачной пластины 5, через объектив 4 попадает на образец 3, отразившись от которого, проходит объектив 4, полупрозрачную пластину 5 и разлагается полупрозрачной пластиной 6 на два луча таким образом, что первь 1 й луч попадает в окулярный микрометр 7 и регистратор 8 для визуального наблюдения образца 3, а второй - проходит диафрагму 12 и попадает в фотоэлектронный умножитель 13. Диафрагма 12 ограничивает диаметр фотометрируемого участка образца 3, С выхода фотоэлектронного умнвжителя 13 электрический сигнал, пропорциональный отраженному от образца 3 потоку света, после усиления в усилителе 14 поступает на вход блока вычислений 15, Тактовый генератор 34 вырабатывает последовательность импульсов(фиг. 4 а). В момент поступления из блока управления 10 стартового импульса (фиг. 4 б) управляемый электронный ключ 17 замыкается и сигнал с амплитудой а, пропорциональной световому потоку, отраженному от Образца 3 без отпечатка, поступает в блок буферной памяти 19 и далее нэ вход делителя блока деления 20. По заднему фронту стартового импульса формирователь импульсов 35 вырабатывает импульс (фиг. 4 в),поступающий нэ первый вход элемента "И"39, нэ второй вход которого поступают импульсы с тактового генератора 34, С выходаэлемента "И" 39 импульсы (фиг, 4 г) подаются на первый вход сумматора 43 и далее нашаговый двигатель 45 предметного столика2 (фиг, 4 к), вал которого механически связанс предметным столиком 2 и осуществляетДвижение его таким образом, что фотометрируемый участок образца 3 перемещаетсяпод индектор 9. По заднему фронту выходкого импульса формирователя импульсов35 формирователь импульсов 36 вырабаты, вает импульс (фиг.4 д), поступающий на первый вход элемента И 40, на второй входкоторого поступают импульсы с тактовогогенератора 34. С выхода элемента И 40 импульсы (фиг. 4 е) поступают на шаговый двигатель 44 индентора 9, вал которогомеханически связан с индентором 9 такимобразом, что при вращении шагового двигателя 44 индентор 9 опускается на образец 3, Формула изобретения а затем поднимается, оставляя на образце 403 отпечаток, По заднему фронту выходного 1. Устройство для измерения микро- импульса формирователя импульсов 36формирователь импульсов 37 вырабатываетиМпульс(фиг, 4 ж), поступающий на первый . оптической оси предметный столик для входэлемента И 41, на втордй входкоторого 45 размещения на нем исследуемого образ- поступают импульсы с тактового генератора34. С выхода элемента И 41 импульсы (фиг, 4 з)через инвертор 42 (фиг, 4 и) попадают на второй вход сумматора 43 и далее нэ шаговыйдвигатель 45 предметного столика 2 (фиг, 504 к), и происходит обратное движение предметного столика 2 таким образом, что участок образца 3 с отпечатком оказываетсяпод обьективом 4 в фотометрируемой области. ПЬ заднему фронту выходного импуль- дентором и предметным столиком, о т л иса формирователя импульсов 37формирователь импульсов 38 вырабатываетимпульс (фиг, 4 л), поступающий на второй рачной пластиной, расположенной на опти-.управляющий вход блока вычислений 15. ческой оси под тем же углом к ней, что и , При этом управляемый электронный ключ первая, расположенными на оси луча, отратвердости образцов, содержащее лампу осветителя, расположенные нэ одной ца, объектив, полупрозрачную пластину, установленную под углом к оптической оси и обеспечивающую направление света от лампы осветителя по оптической оси к образцу, окулярный микрометр и регистратор, индентор, блок управления и блок перемещения предметного столика и индентора, вход которого соединен с выходом блока управления, э механические выходы - с ин 55 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено второй полупроз 5 10 15 20 25 30 35 18 замыкается и сигнал с амплитудой Ь, пропорциональной световому потоку, отраженному от образца 3 с отпечатком поступает на вход делимого блока деления 20, С выхода блока деления 20 сигнал с амплитудой Ь/а через инвертор 32 поступает на первый вход сумматора 33, на второй вход которого поступает сигнал с амплитудой, равной 1, из блока памяти 27, С выхода сумматора 33 сигнал с амплитудой 1 - Ь/а подается на первый вход умножителя 22, С выхода перепрограммируемого блока памяти 29 сигнал с амплитудой Р через блок возведения в квадрат 26 подается на второй вход умножителя 22, с выхода которого поступает на вход делителя блока деления 21. С выхода перепрограммируемого блока памяти 30 сигнал с амплитудойчерез блок возведения в квадрат 25 подается на вход умножителя 24, на другой вход которого с выхода перепрограммируемого блока памяти 31 поступает сигнал с амплитудой Р. С выхода умножителя 24 сигнал с амплитудойР подается на вход умножителя 23, на другой вход которого с выхода блока памяти 28 поступает сигнал с амплитудой 1, 18, С выхода умножителя 23 сигнал с амплитудой 1,18 Р подается на вход делимого блока деления 21, с выхода которого сигнал с амплитудой 1,18Р/(Р (1 - Ь/а, численно равной микротвердости образца 3, поступает на индикатор 16 и отображается на нем в удобном для оператора виде,Изобретение позволяет повысить точность измерения микротвердости образца, автоматизировать процесс измерений и увеличить производительность, 1803808женного от второй полупрозрачной пластины, диафрагмой и фотоэлектронным умно- жителем и соединенными последовательно усилителем, вход которого соединен с выходом фотоэлектронного умножителя, блоком вычислений, первый управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, а второй - с электрическим выходом блока перемещения предметного столика и индентора, и индикатором.2,Устройство поп.1, отл ича ющеес я тем, что блок вычислений выполнен в .виде первого и второго управляемых ключей, входы которых объединены и являются входом блока вычислений, а управляющие входы которых являются соответственно первым и вторым управляющими входами блока вычислений, блока буферной памяти, первого и второго блоков деления, первого, второго и.третьего умножителей, первого и второго блоков возведения в квадрат, первого и второго блоков памяти, первого, второго и третьего перепрограммируемых блоков памяти, инвертора и сумматора, причем вход блока буферной памяти подключен к выходу первого управляемого ключа, а выход - к входу делителя первого блока деления, вход делимого которого соединен с выходом второго управляемого ключа, а выход через инвертор связан с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с первым блоком памяти, первый перепрограммируемый блок памяти через первый блок возведения в квадрат соединен с первым входом первого умножителя, другим входом который соединен с выходом сумматора, выход первого умножителя связан с входом делителя второго блока деления, второй перепрограммируемый блок памяти через второй блок возведения вквадрат соединен с первым входом третьегоумножителя, другим входом который соединен с третьим перепрограммируемым бло 5 ком памяти, входы второго умножителя. подключены к выходу третьего умножителяи к второму блоку памяти, а выход соединенс входом делимого второго блока деления,выход которого является выходом блока вы 10 числений3. Устройство по и. 1,отл ича ю щеес я тем, что блок перемещения предметногостолика и индентора выполнен в виде тактового генератора, первого, второго, третьего15 и четвертого посЛедовательно соединенныхформирователей импульсов, первого, второго и третьего элементов И, инвертора,сумматора, шаговых двигателей индентораи предметного столика, валы которых явля 20 ются первым и вторым механическими выходами блока перемещения предметногостолика и индентора, причем первые входыпервого, второго и третьего элементов Иобъединены и подключены к тактовому ге 25 нератору, а вторые их входы соединены свыходами первого, второго и третьего формирователей импульсов соответственно,выход третьего элемента И через инверторподключен к первому входу сумматора, вто 30 рым входом который соединен с выходомпервого элемента И, а выходом подключенк шаговому двигателю предметного столика, выход второго элемента И соединен сшаговым двигателем индентора, вход пер 35 вого,формирователя импульсов являетсявходом блока перемещения предметногостолика и индентора, а электрическим выходом является выход четвертого формирователя импульсов,4 О1803808 Фиг.З. Реда кт ил Т, Иванов каз 1052 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Фиг.4.Составитель М. ЧувильчиковТехред М. Моргентал Коррект 1