Устройство для определения разрывной нагрузки волокнистых материалов

)5 С 01 И 33/36 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сжимая поршня ъемной плотностимеханизмаделеннойнительной о опре допол- рез эаннои амере, с основной звуков ерои, установ второ Принц ает ся мый об отойл эец 0-1 час осл бления иблоком ра(56) Авторс В 849081, к (54) УСТРОЙ РЫВНОЙ НАГР ЛОВ ПЭ5ффициовке Р=.а+ а 1 п о остоянные кофо нгде а и а - п ты, определяемь ройства; П, и е при градуи П - сигналы в 3 при емнительны ления управляет ключом,устаноным в цепи запуска излучателявых колебаний, и вычислителвны ензвуком блоаботы ком, задавая требуемые режимы и последовательность выполняе раций, Искомый результат с вы тельного блока поступает на б дикации, где отображается на вом табло, 4 ил. ок иф вычи , стр фиг,2 - структурная схемтельного блока; на фиг.3ная схема блока управленифиг,4 - временные диаграустройства,Устройство содержит гэлектрических колебаний,рого через ключ 2 подклю бретение относится к ерительной технике и спольэовано в лубянэ гурно-из быть тильн Цел ности Наоты и промьппленности,ь изобретения - повыш очни нератор выход к ен к вх гооду ма ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 1(71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР (72) А,-А.М,Али-.заде, В,Б,Ибрагимов, Р,А,Топельберг, А,М,Резник и В.ИБеккер(53) 677,3(088.8)кое свидетельство СССРл, С 01 Н 33/36, 1979СТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗУЗКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИА(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в лубяной и текстильной промышленности, Цель изобретения - повышение точности измеренияУстройство содержит генератор электрических колебаний, связанный черезключ с излучателем звуковых колебаний, Излучатель и приемник звуковыхколебаний установлены соответственнона входе и выходе камеры для образцаволокон кенафа, который уплотняют измерения, фиг1 показана структурнаядлагаемого устройства; на приемник звуковых колебап действия устройства запропускании через исслезвуковых колебаний с75 Гц, измерении ихопределении вычислительзрывной нагрузки Р волов, прошедшие через измерипреобраэователи, Блок управ(динамика), установленного на входекамеры 4 для образца волокон; приемник 5 звуковых колебаний (микрофон),установленный на выходе камеры, преобразователь 6, вход которого подключен к выходу приемника 5 звуковыхколебаний, вычислительный блок 7,приемник 8 звуковых колебаний микрофон),установленный в дополнительной камере 9, связанной через звуковод 10 с основной камерой, преобразователь 11, вход которого подключенк выходу приемника 8 звуковых колебаний, блок 12 индикации и блок 13 управления, механизмы 14 и 15 уплотнения, связанные с поршнями 16 и 17,В устройстве каждый преобразовательвыполнен в виде последовательно соеди ненных усилителя 18 и выпрямителя 19,Блоки 7 и 13 образуют блок вычисления разрывной нагрузки,В устройстве вычислительный блоксодержит компараторы 20 и 21, первые 25входы которых связаны с преобразователями 6 и 11 вторые входы объединены и подключены к выходу генератора 22 экспоненциального напряжения(ГЭН), стробирующие входы объединены, а выходы через элементы И-НЕ 23подключены к управляющему входу регистра 24 памяти и входу "Разрешениесчета" (С 1) счетчика 25, информационный вход (вход 0 параллельной записиинформации) которого подключен к выходу задатчика 26 ца, счетныйвход .(С) - к выходу генератора 27 импульсов, вход Разрешение записи(РЕ) - к входу ГЭН 22, вход задания 40режима счета (+1) - к установочномувходу "Знак" 28, а выход через регистр 24 памяти - к блоку 12 индикации,В устройстве блок 13 управления 45содержит блок 29 запуска, выход которого подключен к входу триггера 30непосредственно, а к входу триггера31 - через последовательно соединенные элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки, формирователь 34 импульсасброса, выход которого через элементИЛИ 35 подключен к входу триггера 30,прямой выход этого триггера связанс ключом 2, а через элемент ИЛИ 36подключен к входу триггера 31, прямой и инверсный выходы которого соединены со стробирующими входами компа 22раторсв 20, 21 и входом генератора и одновибратор 37, вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 23, авыход - к входу элемента ИЛИ 36 и квходам двух элементов И 38 и 39, другие входы которых соединены соответственно с установочными входами задатчика 40 режимов "Периодические измерения и 1 Разрывные измерения), авыходы - с входами элементов ИЛИ 32й 35Устройство работает следующим об"разом,Образец волокон кенафа постоянноймассой помещают в камеру 4 и с помощью механизмов 14 и 15 уплотнениясжимают его поршнями 16 и 17 до определенной объемной плотности (порядка 300-400 кГ/м ). Схема устройстваприводится в исходное состояние импульсов "Сброс" с выхоца формирователя 34, выполненного с воэможностьюзапуска соответствующей кнопкой,Этот импульс, пройдя через элементыИЛИ 35 и 36 блока управления, устанавливает триггеры 30 и 31 в исходноеположение 11, при котором на единичном выходе обоих триггеров - потенциал низкого уровня, соответствующего уровню логического О (в дальнейшем - потенциал О), на нулевом выходе триггера 31 - потенциалвысокого уровня, соответствующегоуровня логической 1 (в дальнейшемпотенциал 1),Исходное положение других элементов схемы характеризуется следующим,Ключ 2 разомкнут (так как на егоуправляющем входе присутствует запрещающий потенциал О с единичноговыхода триггера 30 блока 13), иэлектрические колебания генератора 1не могут пройти на вход излучателя 3,Компараторы 20 и 21 вычислительногоблока 7 заблокированы (так как наих стробирующих входах присутствуетпотенциал О с единичного выходатриггера 31 блока 13). Ключ ГЭН 22.блока 7 замкнут (так как на его управляющем входе - потенциал 1 снулевого выхода триггера 31), иконденсатор этого генератора череззамкнутый ключ заряжен дс величиныопорного напряжения 11 (фиг,4 з), Потенциал 1 с нулевого выхода триггера 31 блока 13, кроме того, подается на вход РЕ (Разрешение записи)счетчика 25 блока 7, разрешая занесение в нега с задатчика 26 кода 1115 1538121 6пропорционального коэффициенту а го блока 7Потенциал "1" с единичнов формуле для вычисления разрывной го выхода триггера 3 снимает блокинагрузки Р волокон, На выходе элемен- ровку компараторов 21 и 20 (фиг.4 ик),та И-НЕ 23 блока 7 объединяющего вы которые включаются в режим сравненияходы компараторов 20 и 21, " потен- соответствующих напряжений, Потенциалциал (фиг,4 л), который подается "О с нулевого выхода этого же триг/на вход С 1 ( Разрешение счета, ) гера, во-первых, запрещает запись всчетчика.25, запрещая подсчет им счетчик 25 кода Бо с эадатчика 26.счетных импульсов генератора 27(таким образом, счетчик с этого моНа установочном входе "Знак" 28 мента готов к подсчету счетных имблока 7 - потенциал "0" (или "1"), пульсов генератора 27, поступающихсоответствующий виду выполняемой на его счетный вход С), во-вторыхоперации (потенциал 0 задает ре- устанавливаетключ ГЭН 22 в раэомкнужим Вычитание , а потенциал 1 -5 то е положение ( т аким образом , конденСложение , соответственно в орму- сатор ГЭН с этого момента оказываетле для вычисления Р имеют "-" или ся отключенным от источника опорногоЪ+ ). Путем изменения емкости кон- напрядения Б и поэтому начинает разденсатора или сопротивления резисто- ряжаться через резистор по экспоненра ГЭН 22 (для чего один из указан циальному закону). Напряжение Б сных элементов достаточно выполнить выхода ГЭН подается на компараторы 21подстроечным) устанавливают на тре- и 20 (фиг,4 а),буемую постоянную времени разряда Звуковые колебания излучателя 3,( = КС) экспоненциального напряже- пройдя через эвуковод О, преобразуния Бэ, отображающую значение второ ются приемником 8, установленным вго коэффициента а, в упомянутой фор- дополнительной камере 9, в электримуле для вычисления Р. Устройство ческие колебания, которые в свою очеготово к работе, редь преобразуются - после усиленияНачало цикла измерений задается и выпрямления в измерительном преобимпульсом "Пуск" (фиг,4 а) формирова разователе 11 - в напряжение П потеля, выполненного с возможностью стоянного тока, Аналогично преобразузапуска соответствующей кнопкой, Этот ются звуковые колебания, проходящиеимпульс перебрасывает триггер 30 в через образец волоконкенафа в камеиположение 1, и на его единичном вы- ре 4 (приемником 5 - в электрическиеходе появляется потенциал "1" (фиг,4 б), колебания, а измерительным преобразоустанавливающий ключ 2 в замкнутое вателем 6 после усиления усилитеположение, при этом электрические лем 18 и выпрямления выпрямителем 19 колебания генератора 1 через замкну- в напряжение Цпостоянного тока).тый ключ подаются на излучатель 3, Напряжения Уи Б подключаются к выкоторый начинает возбуждать звуковые 40 числительному блоку 8, причем Б (1,колебания в камере 4 частотой 100- из-эа ослабления колебаний при про 165 Гц, Пройдя через элемент ИЛИ 32 хождении исследуемого образца,(фиг,4 г) и элемент 33 задержки Посредством компараторов 21 и 20(фиг,4 д), указанный импульс перебра- вычислительного блока 7 указанные насывает в положение "1 триггер 3145 пряжения сравниваются с развертываюНа единичном выходе последнего - по- щим (экспоненциальным) напряжением ЮЭтенциал "1" (фиг,4 ж), а на нулевом (фиг,4 з), .В момен временисоотвыходе потенциал "О" (фиг,4 е) , За- ветствующий равенству П = Пдержка импульса Пуск на время 11 (фиг,4 з), срабатывает компаратор 21,элементом 33 (т,е задержка начала 50 потенциал на выходе которого скачкомцикла измерений относительно.момен-. изменяется до уровня логической "1"та Со возбуждения звуковых колеба-(фиг,4 и), а так как на выходе компаний) необходима для того, чтобы ратора 20 по прежнему потенциал учесть переходные процессы и инерци- . (фиг,4 к), на выходе элемента И-НЕ 23онность соответствующих элементов 55 появляется потенциал "0" (фиг,4 л),(в частности, приемников 5 и 8, из- который разрешает подсчет счетчимерительных преобразователей 6 и 11) ком 25 счетных импульсов генераторав цепях прохождения звуковых колеба (фиг,4 м) в режиме, зависящем отний от излучателя 3 до вычислитепьно- уровня потенциала на входе "Знак" 28153812например, в режиме "Сложение", если на этом входе потенциал "1."Так как в счетчик предварительно занесен код Ы с задатчика 26, каждый счет 0ный импульс увеличивает в укаэанном режиме его содержимое, начиная с И ). В момент времени, соответствующий равенству У= У (Фиг,4 з), срабатывает другой компаратор 20, потенциал на выходе которого скачком изменяется до уровня логического "0" (Фиг,4 к), вызывая изменение потенциала на выходе элемента И-НЕ 23 до уровня логической "1" (Фиг,4 л) и прекращение 15подсчета импульсов счетчиком 25 (фиг,4 м) По перепаду потенциала "0" - "1" на выходе элемента И-НЕ 23, во-первых, содержимое Б счетчика 25 в момент времени й , соответствующий ФорМированию искомого результата (И =Н + Б 1 где Н", число импульсов,оподсчитанное счетчиком в интервале 25л Ф й и пропорциональное ь 1 п переносится в регистр 24, выводится с него на блок 12 индикации и отображается на цифровом табло, во-вто рых, срабатывает одновибратор 37 блока 13 управления, который Формирует короткий импульс (Фиг,4 н), проходящий через элемент ИЛИ 36 и сбрасываюи щий в исходное положение 0 триггер 31, При этом потенциалом "1" с нулевого выхода триггера (фиг,4 е) вновь устанавливается н замкнутое по- ложение ключ ГЭН 22 и начинается заряд конденсатора до уровня опорного 40 напрядения Б (фиг,4 з), а также разрешается запись в счетчик 25 кода Н с задатчика 26 (при этом содержимое счетчика "стирается", но это уже не имеет значения, так как код Ю, ото бражающий результат измерения, предварительно переписан в регистр 24). Потенциалом "Оп с единичного выхода триггера (фиг,4 ж) вновь блокируются компараторы 21 и 20 (фиг4 и,к), чтобы предотвратить их возможное срабытывание при возрастании напряжения 13Дальнейшая последовательность операций зависит от установленного режима11 работы устройства, В режиме Разовые.11(однократные) измерения , задаваемоми ц путем подачи потенциала 1 на установочный вход элемента 39, импульс с 1 8выхода одновибратора 37 (фиг4 н) проходит через открытый элемент И 39 и элемент ИЛИ 35 и возвращает триггер 30 в исходное положение "0",при котором на единичном выходе триггера потенциал "0" (фиг4 б), разрешающий (высокий) потенциал с управляющего входа ключа 2 снимается и он размыкается, отключая генератор 1 от излучателя 3, В результате генерапия звуковых колебаний в камере 4 прекращается, схема устройства находится в исходном состоянии до прихода следующего импульса пПуск" с формирователя 29, В режиме "Периодические измерения", задаваемом путем подачи потенциала "1" на установочный вход элемента 38, импульс с выхода одновибратора 37 (фиг,4 н) проходит по другой цепи - через открытый элемент И 38, элемент ИЛИ 32 (фиг,4 г) и элемент 33 задержки (фиг,4 д) на триггер 31, вновь устанавливая его в положение "1" (фиг,4 е,ж) и за давая тем самым начало нового цикла измерений, который осуществляется аналогично предыдущему, при этом триггер 30 остается в прежнем положении н 1" (фиг,4 в) и генерация звуковых колебаний в камере 4 продолжается, После проведения требуемого числа циклов, подсчет которых можно выполнить дополнительным счетчиком (не показан), подключенным к одновибратору 37, схема устройства принудительно возвращается в исходное соси н тояние путем подачи потенциала 1 на установочный вход элемента 39 (при этом потенциал "1" с установочного входа элемента 38 снимается) или формирования импульса "Сброс" формирователем 34 (первый путь предпочтительнее),1Таким образом, устройство формирует в требуемом режиме и индицирует искомый результат измерения разрывной йагрузки Р волокон кенафа согласно модулируемой формуле 11Е=а+а 1 п --оЦ 1где а а - постоянные коэффициенты,09 1определяемые при градуировке устройства, например, методом наименьших квадратов (в проводимых экспериментах выбирались и использовались следующие значения этих коэффициентов: а,= 267,7, а,= 76,9).9 15 ЗВ Формул а и з о бр етенияустройство для определения разрывной нагрузки волокнистых материалов, преимущественно волокон кенафа содер 95 жащее механизм уплотнения, связанный с поршнем, установленные соответственно на входе и выходе камеры для образца материала, излучатель звуковых колебаний, подключенный к выходу генератора электрических колебаний, и первый приемник звуковых колебаний, подключенный через преобразователь к блоку вычисления разрывной нагрузки, выход которого подключен к 15 блоку индикации, второй приемник звуковых колебаний с преобразователем, размещенный в дополнительной камере, связанной через звуковод с камерой для образца, о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено задатчиком режима измерений, а блок вычисления разрывной нагрузки состоит из компараторов, генераторов импульсов и экспо ненциального напряжения, счетчика, регистра памяти, элементов ИЛИ, И, И-НЕ, задатчика кода, триггеров,блока запуска, одновибратора, формирователя импульса сброса и элемента 30 задержки, при этом первые входы компараторов являются выходами преобразователей, вторые входы компараторов объединены и подключены к выходу ге 2нератора экспоненциального напряже ния, стробирующие входы объединены и подключены к прямому выходу первого триггера, а выходы через элемент И-НЕ связаны с входом одновибратора, с управляющим входом регистра памяти и с входом. Разрешение счета", ин.формационный вход которого подключен к задатчику кода, счетный вход - к выходу генератора импульсов, .вход пРазрешение записи" - к инверсному выходу первого триггера и входу генератора экспоненциального напряжения а выход - к регистру памяти, выход которого является входом блока индикации, причем блок запуска соединен с Б-Входами второго и через последовательно связанные первый элемент ИЛИ и элемент задержки первого триггеров, выход формирователя импульса сброса связан соответственно через второй и третий элементы ИЛИ с К-входами второго и первого триггеров, выход одновибратора подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика режима измерения, а их выходы - с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ, при этом прямой выход второго триггера связан с управляющим входом генератора электрических колебаний.153821 г. Составитель Л,Якутинаедактор Н,Тупица Техред М.Ходанич Корректор ерявая Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 16ВНИИПИ Го арственного 113035, Тираж смите осква 3 Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР "35, Раушская наб., д. 4/5