Автоматическая система измерения параметров внутреннего трения в материалах

(71) Заавитм хническнй институ Всесоюз заочныи по) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТР ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ 3 МАТЕРИАЛАХ адио.5 ере- а 5 ескойту к Изобретение относится к автоматическим системам измерения параметров внутреннего трения вметаллах, пластических материалах, стеклах и т.д используемые в металлургической и химической промышленности, а также в р технической промышленности для изм ния полосы пропускания и декремент затухания электрических контуров,Известно устройство для измерения параметров внутреннего трения, содержащее генератор, блок управления его частотой, возбудитель механических колебаний, датчик амплитуд, счетчик - измерителя периода, фиксатор уровня измеряемых амплитуд и индикаторное1 табло 13Недостагки этого устройства - низ-, кие точность и эффективность, так как оно имеет невысокое быстродействие изза ручного управления частотой гене 20 ратора.Наиболее близким по техннч сущности и достигаемому эффек предлагаемой является автоматическая система измерения параметров внутреннего трения в материалах, содержащая датчик амплитуд, включающий возбудитель механических колебаний образца, генератор, блок управления частотой генератора, измеритель периода, вход которого соединен с датчиком амплитуды, фиксатор уровня измеряемых амплитуд и индикаторное табло 21.Недостатки этой системы - низкая точность и эффективность из-за невысокого быстродействия блока управления частотой генератора.оЦель изобретения - повышение точности и эффективности измерения параметров внутреннего трения в материа" лах.Поставленная цель достигается тем, что система снабжена блоком регистрации максимума амплитудно-часТотной характеристики, двухвходовым элементом И, блоком формирования измерительных команд, задатчиком временных ин87304 тервалов, выходы которого соединены с измерителем периода, датчиком, блоком управления частотой, входом фиксатора уровня амплитуд и блоком формирования , команд, соединенным выходами с входа" ми измерителя периода и блока управления частотой, выход датчика соединен со вторым входом фиксатора уровня, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с двумя выходами блока формирования команд, выходы фиксатора уровня соединены с входами блока регистрации максимума,. с первым входом элемента И, связанного вторым входом с выходом блока регистрации ;и двумя входами блока формирования ко.; манд, третий вход .которого соединен с выходом элемента И.Кроме того, фиксатор уровня выполнен в виде элемента И, включенного на входе счетчика, выходы разрядов счетчика соединены со входами двух регистров, трех схем сравнения, первые входы которых подключены к разрядам счетчика, вторые входы первой схемы сравнения соединены с разрядами первого регистра, вторые входы второй и третьей схем сравнения подключены кразрядам второго регистра, а выходы разрядов первого регистра подключены через О-триггеры и дешифратор к индикаторному табло; блок формирования команд выполнен в виде трех 1 К-триггеров с трехвходовыми элементами И на кажцом 1 и К входе, входы всех элементов И на К -входе триггеров соеди-5 иены с земляной шиной источника питания, первые входы элементов И на в входах триггеров соответственно соединены с выходами двухвходового эле 40 мента И и с двумя выходами фиксатора уровня, второй вход первого элемента И на 1-входе первого триггера соединен с инверсным выходом второго триггера, третий его вход - с инверс 45 ным выходом третьего триггера, второи и третий входы элемента И на 1-входе второго триггера соединены с прямым выходом первого триггера и с инверсным выходом третьего триггера, а второй и третий вход элемента И на 1-входе третьего триггера соответственно соединены с прямыми выходами первого и второго триггера; блок регистрации максимума амплитудно-частотной характеристики выполнен в виде блока на чальной установки, кода, триггера и схемы сравнения, первые входы которой .соединены с фиксатором уровня ампли 8 4туды, вторые входы которой соединены с блоком начальной установки кода, а ,выход соединен с входом триггера.На, фиг. 1 представлена схема автоматической системы; на фиг. 2 - временные диаграммы ее работы.Автоматическая система содержит датчик 1 амплитуд, включающий возбудитель 2 (выполнен в виде электромагнита) механических колебаний образца 3, генератор 4, блок 5 управления его частотой, измеритель 6 периода, фиксатор 7 уровня амплитуд, индикаторное табло 8. Датчиквключает также осветитель 9 с линзами, светодиоды 10, катоды которых подсоединены через дифференцирующую цепь 11 к входу элемента 12 И, второй вход которого соединен с выходом формирователя 13 сигналов. Система снабжена блоком 4 регистрации максимума амплитудно-частотной характеристики, двухвходовым элементом 15 И, блоком 16 формирования измерительных команд, задатчиком 17 временных интервалов. Фиксатор 7 уровня выполнен в виде элемента 18 И, включенного на вход счетчика 19, выходы разрядов счетчика 19 соединены со входами двух регистров 20 и 21, трех схем 22-24 сравнения, первые входы которых подключены к разрядам счетчика 19, вторые входы первой 22 схемы сравнения соединены с разрядами первого 20 регистра, вторые входы второй 23 и третьей 24 схем сравнения подключены к разрядам второго регистра 21, а выходы разрядов первого регистра 20 подключены через 3 -триггеры 25 и дешифратор 26 к индикаторному табло 27.Блок 16 формирования команд выполнен в виде трех 3 К -триггеров 28-30. Блок 4 регистрации максимума ампли- тудно-частотной характеристики выполнен в виде блока 31 начальной установки кода, триггера 32 и схемы 33 сравнения. В состав измерителя 6 входят элемент 34 И, счетчик 35, регистры 36-38, дешифраторы 39-41 и индиЮ- торные табло 8, 42 и 43.Автоматическая система работает следующим образом.При механических колебаниях испытуемого образца 3, возбуждаемого электромагнитом 2 от генератора 4, направленный световой поток от осветителя 9л с системой оптических линз создает тень, которая спроектирована на неподвижно закрепленные светодиоды 10.5 8730Аноды всех параллельно включенных светодиодов подключены к источнику питания +Е, а их катоды - к дифференцирующей цепи 1, поэтому при колебаниях образца 3 осуществляется последовательное погасание и включение светодиодов 10. В результате количествоимпульсов, поступающих на первый входэлемента 12 И за один полупериод колебаний образца 3 пропорционально ампли"Отуде его колебаний размаху) . На второй вход элемента 12 И синхронно с напряжением генератора 4 поступают видеоимпульсы с выхода формирователя 13,длительность которых равна половинепериода колебаний образца 3, а периодих задан длительностью задатчика 17 временных интервалов и в зависимости оттипа образца 3 (времени его успокоения) может регулироваться.гоРабота автоматизированного измерителя при каждом измерении амплитудына всех частотах генератора 4 осуществляется за четыре цикла.В первом цикле по сигналу задатчика 17 временных интервалов осуществляется обнуление всех логических запоминающих элементов связи задатчика17 временных интервалов с шинами установки в ноль запоминающих устройств на фиг. 1 не показаны) .Во втором цикле с выхода дискретного датчика 1 амплитуды выход логического элемента 12 И на вход счетчика 19 приходит радиоимпульс, количество импульсов в котором пропорционально амплитуде колебаний образца 3и которые просчитываются счетчи"ком 19,40При этом на выходе схемы 22 сравнения кодов образуется сигнал логического нуля, поскольку число А, записанное в счетчике 19 всегда больше числа В, равного "нулю", которое содержится в регистре 20.В третьем цикле с выхода задатчика 17 временных интервалов поступает сигнал "Разрешение. записи" в регистр 20, который через элемент 18 И осуществляет запись содержимого счетчика 19 в регистр 20. При этом на втором входе элемента 18 Й присутствует сигнал "логической единицы" с инверсного выхода триггера 28. На выходе схемы 22 сравнения в это время по-прежнему присут ствует сигнал логического нуля, по- скольку число А в счетчике 19 равно числу В в регистре 20. В четвертом цикле с выхода задат" чика временных интервалов 17 поступа, ет сигнал "Синхронизация" на синхронизирующие входы ДК триггеров 28-30, Соединение вторых итретьих входов логических элементов И на входахД и триггеров 28-30,таково, что : эти триго геры могут изменять свое состояние только последовательно: в начале триггер 28, затем триггер 29 и триггер 30. Однако триггер 28 не может опрокинуться в единичное состояние, поскольку на выходе элемента 15 И, включенного на выходе схемы 22 сравнения присутствует сигнал логического нуля.На начальном участке амплитудно- частотной характеристики участок 9-.1 на фиг. 2), когда частота генератора 4 меньше резонансной частоты исследуемого образца 3, а также при частоте генератора большей резонансной частоты участок 4-5 на фиг. 2) на втором входе элемента 15 И все время присутствует логический уровень нуля. Этот уровень создается на выходе триггера 32 блока 4 регистрации, максимума амплитудно-частотной характеристики. С помощью блока 31 начальной установки кода вручную или автоматически задается числовой код, соответствующий определенной величине амплитуды колебаний А (фиг. 2) . Сигнал логиэстческой единицы на выходе схемы 33 сравнения и, следовательно, на,выходе триггера 32 возникает только в том случае, если числовой код, соответствующий измеряемой амплитуде А, записанный в счетчике 19, больше числово- го кода блока 31 начальной установ ки 31, т.е. А ) А. Таким образом,хстблок 14 регистрации максимума АЧХ обеспечивает измерение амплитуд только в зоне вблизи резонансной характеристики, а вне ее - блокирует работу измерителя, подавая запрещающий сигнал нулевого уровня на второй вход логического элемента 15 И.Генератор 4 с помощью блока 5 управления частотой при поступлении очередного импульса от задатчика 17 временных интервалов дискретно за счет изменения коэффициента деления делителя частоты на фиг. 1 не показан) увеличивает частоту гармонических колебаний последовательно, проходя все участки АЧХ.На восходящей ветви АЧХ (участок 1"2) число В, записанное в регист3048 787ре 20, соответствующее значению измеряемой амплитуды в предыдущем цикле,меньше числа А, записанного в счетчике 19, соответствующего значению измеряемой амплитуды в последующем цикле (А УВ). При этом на выходе схемы 22 сравнения все время. имеется логический уровень нуля и, следовательно, триггер 28 не срабатывает. На втором входе элемента 18 И присутствуетнапряжение логического уровня единицы (с выхода триггера 28), поэтомупо сигналу "Разрешение записи" в регистр 20 последовательно осуществляется запись цифрового кода из счетчика 19 в регистр 20 и последующие обнуление счетчика 19, Сигнал логической единицы на выходе элемента 5 Ипоявляется в точке 2 максимума амплитудно-частотной характеристики (фиг.2)когда число В, записанное в регистре 20 в предыдущем измерении, большечисла А, полученного в счетчике в по:следующем измерении (А (В) . При этомна выходе схемы 22 сравнения появляется логический уровень "единица",который, проходя через элемент 15 Ипоступает на первый вход логическогоэлемента И ЭК -триггера 28. На двухдругих входах этого элемента такжеприсутстауют уровни логической "единицы" с выходов триггеров 29 и 30,поэтому в конце четвертого цикла после поступления сигнала "Синхронизация" на входы триггеров, триггер 28опрокидывается в единичное состояние,закрывается по второму входу элемент 18 И, прекращая дальнейшую запись в регистр 20 и хранящийся в немцифровой код максимальной амплитудыА через Э -триггеры 25, дешифратор 26 индицируется на индикаторномтабло 27.Одновременно с инверсного выходатриггера 28 поступает разрешающийсигнал на запись в регистр 21 и в регистр 36. Цифровой код иэ счетчика 19переписывается со сдвигом в сторонумладших разрядов в регистр 21, гдеоказывается записанным цифровой код,соответствующий половине максимальногозначения амплитуды -Й гочки 3 и 3на фиг. 2), а цифровои код периодагенератора 4 из счетчика 35 через регистр 36, дешифратор 39 индицируетсяна индикаторном табло 8,После измерения. максимальной амплитуды Ац и периода Т генератора 4, соответствующего резонансной частоте образца 3, генератор 4 начинает рабо"тать на нисходящей ветви АЧХ (участок 2"З,фиг. 2) и частота его продолжает дискретно увеличиваться. В каждом цикле измерения цифровой код те-кущего значения амплитудыв счетчике 19 сравнивается с кодом ", хранящимся в регистре 21 двумя схемами 23 и 24 сравнеАния, На участке 2-3 1 о АЧХ (,фиг. 2) А ) поэтому присравнении цифровых кодов на выходесхемы 23 сравнения присутствует уровень логического "нуля", а на выходесхемы 24 сравнения наоборот, - уровень логической "единицы". Однако онне может опрокинуть триггер 30 с приходом сигнала "Синхронизация" до техпор, пока триггер 29 не изменит своего состояния. Поэтому на всем участке нисходящей ветви ВЧХ (участок 2-4)изменение выходного сигнала схемы 24сравнения не влияет на работу устройства.На частоте генератора 4, соответствующей точке 3 АЧХ цифровой код счетчика 19 (А) меньше кода, записанногов регистре 21.(Д 4 в Я, поэтому появАмаксляется сигнал логической "единицы"на выходе схемы 23 сравнения и с приходом сигнала "Синхронизация" триггер 20 переходит в состояние "единица", подготавливая к переключениютриггер 30, С выхода 29 подается сигнал "Разрешение на запись" в регистр 37и значения периода Т генератора, соответствующие амплитуде " , изсчетчика 35 через дешифратор 40 индицируется на индикаторном табло 42Одновременно триггер 29 через блок 5управления частотой возвращает частоту генератора 4 на начальный учас.ток 0-1 АЧХ, после чего с приходомкаждого импульса от задатчика 17 вре-менных интервалов частота генераторавновь начинает последовательно дискретно увеличиваться. При повторномпрохождении частотой генератора восходящей ветви АЧХ (участок 1-3) цифровой код А в счетчике 19 сравниваетсчс кодом 4", хранящимся в регистре 21 с помощью схемы 24 сравнения.Поскольку на участке 1-3 А( -- ,Амокто уровень на выходе схемы 24 сравнения равен уровню логического"нуля".Когда частота генератора. соответст вует точке 3 АЧХ (период Т) на выходе схемы 24 сравненияпоявляется логический уровень "единица", триггер 30опрокидывается в единичное состояние,разрешая запись в регистр 38 со счетчика 35 кода периода генератора 4 и индикацию его через дешифратор 41 на индикаторном табло 43. После последукщего обнуления всех запоминающих элементов повторяются циклы изменения на частотах второго резонанса и т,д.Положительный эффект закшочается в повышении точности и эффективности измерения параметров внутреннего тре иИя в материалах.Формула изобретения1, Автоматическая система измерения параметров внутреннего трения вматериалах, содержащая датчик. ампли"туд, включающий возбудитель механических колебаний образца, генератор,блок управления частотой генератора,измеритель периода, вход которого соединен с датчиком амплитуды, фиксатор,уровня измеряемых амплитуд и индика-,торное табло, о т л и ч а ю щ а я -с я тем, что, с целью повышения точности и эффективности, она снабженаблоком регистрации максимума амплитудно-частотной характеристики, двухвходовым элементом И, блоком формирования измерительных команд, задатчиком временных интервалов, выходы которого соединены с измерителем перио,да, датчиком блоком управления частотой, входом фиксатора уровня амплитуд и блоком формирования команд, со 35единенным выходами с входами изиерителя периода и блока управления частотой, выход датчика соединен со вторымвходом фиксатора уровня, третий,четвертый и пятый входы которого соеди 40иены с двумя выходами блока формирования команд, выходы фиксатора уровнясоединены с входами блока регистрациимаксимума, с первым входои элемента И,связанного вторым входом с выходом45блока регистрации и двумя входаии блс 1 ка формирования команд, третий входкоторого соединен с выходом элеиен"та И,2, Система по .п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что фиксатор уровнявыполнен в виде элемента И, включенного на входе счетчика, выходы разядов счетчика соединены со входамИ двух регистров, трех схем сравнения,первые входы которых подключены к разрядам счетчика, вторые входы первойсхемы сравнения соединены с разрядами первого регистра, вторые входы втоФрой и третьей схем сравнения подключены к разрядам второго регистра, авыходы разрядов первого регистра подключены черезов -триггеры и дешифратор к индикаторному табло.3, Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что блок формирования команд выполнен в виде трехЭКтриггеров с трехвходовыми элементами И на каждом 7 и К входе, входывсех элементов Ина К -входе триггеровсоединены с земляной шиной источникапитания, первые входы элементов И на3-входах триггеров соответственно соединены с выходами двухвходового элемента И и с двумя выходами фиксаторауровня, второй вход первого элемента И на 1 -входе первого триггера соединен с инверсным выходом второготриггера, третий его вход - с инверсным выходом третьего триггера, второй и третий входы элемента И на 3 -входе второго триггера соединены спрямьм выходом первого триггера и синверсным выходом третьего триггера,второй и третий вход элемента И на".1-входе третьего триггера соединеныс прямыми выходами первого и второготриггера.4. Система по п. 1, о т: л и ч а -ю щ а я с я тем, что блок регистрации максимума амплитудно-частотнойхарактеристики выполнен в виде блоканачальной установки кода, триггера исхемы сравнения, первые входы которой соединены с фиксатором уровняамплитуды, вторые входы которой соединены с блоком начальной установки кода, а выход соединен с входомтриггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции У 2.175,952,кл, Й О 1 Й 29/00, 1973.2, Абрамов С.К. и др, Прибор дляисследования динамических механических свойств полимеров методом резонансных колебаний. В сб.: "Механикаполимеров", 1971, У 6 (прототип) .едактор И. Кас ,Патент", г. Ужгород, ул. Проектная илиад Составитель В да Техасу . С.Мигу Тирам 9)0 Государственного к делам иэобретеннй и осква ЖРаушс Б