Электроакустический твердомер

Электроакустический твердомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытатехнике и может быть использовано для автоматических измерений свойств материалов и изделий при вдавливании в испытуемый объект наконечников испытательных устройств, находящихся под постоянной нагрузкой. Цель изобретения - повьшение точности и производительности измерений за счет использования регистрирующего прибора с цифровой индикацией. Электроакустический твердомер содержит акустический стержневой преобразователь из магнитострикционного материала с индентором на конце, укрепленные на стержне инерционную массу и пьезопреобразователь, соединенньй с ним усилитель, охватьшающую стер- -жень 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, деш11фратора и цифрового индикатора. В состав регистрирующего прибора входит соединенный с выходом формирователя частотный компаратор, прямой вход которого соединен с входом Сброс второго 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 компаратора , а выход - с вторым входом первой схемы И, и генератор импульсов , соединенньш выходом свторым входом второй схемы И. 3 ил. i Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

6% Ol) Al g 4 С 01 .N 3/42

3CKOH)3P g

)3,,;.. -.,„13

БИБЛИОТЕК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3846396/25-28 (22) 18.01.85 (46) 07.07.86.Бюл.Р 25 (71) Ростовский научно-исследова тельский институт технологии машиностроения (72) Б.В.Лаврентьев, Л,Л.Каубрак, P.M.Cìåëÿíñêèé и Ю.И.Урецкий (53) 620.178.1 (088.8) (56) Патент США Р 3308476, кл. 73-671, 1964.

Авторское свидетельство СССР

11 637637, кл.G 01 N 3/41, 1978. (54) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ТВЕРДОМЕР (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для автоматических измерений свойств материалов и изделий при вдавливании в испытуемый объект наконечников испытательчых устройств, находящихся под постоянной нагрузкой.

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений за счет использования регистрирующего прибора с цифровой индикацией.

Электроакустический твердомер содержит акустический стержневой преобразователь из магнитострикционного материала с индентором на конце, укрепленные на стержне инерционную массу и пьезопреобразователь, соединенньп с ним усилитель, охватывающую стер-жень 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 tt рого соединен с входом Сброс второго 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 компаратора, а выход †с вторым входом первой схемы И, и генератор импульсов, соединенный выходом с вторым входом второй схемы И. 3 ил.

1242751

Изобретение относится к испыта" тельной технике, а именно к электроакустическим 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- 1О ности и производительности измерений за счет использования регистрирующего прибора с цифровой индикацией.

На фиг,1 показана функциональная схема электраакустического твердо- 15 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; m> — амплитуда

И и длительность Т импульса на 25

С2 выходе первого счетчика для наиболее твердого изделия, 1> — амплитуда

Ио длительность Т импульса Т> имо пульса на выходе одновибратора; амплитуда И импульса на выходе пер- 3g вай схемы И для наименее твердого изделия; . а — амплитуда И импульса на выходе первой схемы И для наиболее твердого изделия; 6 — амплитуда

И импульсов на выходе генератора импульсов; >K — амплитуда И „,к, импульсов на выходе второй схемы И для наименее твердого изделия; — амплитуда И „„ импульсов на выходе вторну рой схемы И для наиболее твердого из- АО делия.

Электроакустический твердомер содержит акустический стержневой преобразователь 1 из магнитострикционнаго материала с индентором 2 на конце, t укрепленные 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 в виде 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 выходом формирователя 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 кампаратора 14, одновибратора 16, вход которого соединен с инверсным выходом частотного компаратора 14, а выход — са вторым входом первой схемы 9 И, и соединенного выходом со вторым входом второй схемы И генератора 17 импульсов.

Электраакустический твердозамер работает следующим образом, Выбирают, частоту f задатчика 15 большей, чем резонансйая частота f о преобразователя до внедрения инденъ тора 2, но меньшей, чем резонансная частота Й„для наиболее твердого изделия (минимальная частота в режиме измерения), т ° е „

fo fgcf

Частоту f генератора 17 импульг сав выбирают из условия и-Й1 Т где Н вЂ” число твердости наименее

1 твердого изделия (ед.НРС);

f . — резонансная частота стерж1 ня для наименее твердого изделия, Гц;

n — емкость первого счетчика 8;

Т вЂ” длительность импульса на о выходе одновибратора 1 6, выбираемая из соотношения:, == и (НЛ ", (3)

0 f f, (Н,-н ) где Н, — числа твердости наиболее твердого изделия (ед, HRC) .

Акустические колебания преобразователя 1 воспринимаются пьезапреобразоватепем 4, электрическое напряжение которого усиливается усилителем 5 и создает переменный ток в катушке 6. Переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 6, вызывает акустические колебания преобразователя 1.

1242751

При выполнении условий баланса амплитуд и фаз в описанном контуре возникают незатухающие автоколебания на резонансной частоте преобразователя 1. 5

Резонансная частота автоколебаФ ний преобразователя до внедрения индентора 2 в контролируемое изделие значительно ниже, чем в режиме измерения. 10

При установке стержневого преобразователя 1 на контролируемое изделие и внедрении индентора 2, резонансная частота преобразователя 1 резко увеличивается и в режиме изме-, рения ее значение линейно взаимосвязано с твердостью контролируемого изделия по Роквеллу .

При внедрении индентора 2 в контролируемое изделие соотношение (1) Zo нарушается, в результате чего происходит переключение частотного компаратора 14. При этом на его инверсном выходе возникает отрицательный импульс, осуществляющий сброс перво- 2 го 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 8

35 .происходит запирание .его по входу за счет обратной связи.

3а время заполнения счетчика 8 на его выходе формируется прямоугольный импульс амплитудой Ис; длительности которого определяются твердостью контролируемого изделия (фиг.За,б) и емкостью первого счетчика

8T,= /.

На выходе одновибратора 16 формируется прямоугольный импульс амплитудой U и длительностью Т (фиг.Зв), определяемой настройкой одновибратора 16 по условию (3).

Укаэанный импульс поступает на второй вход первой схемы 9И, на первый вход которой поступает прямоугольный импульс длительностью Т с выхода первого счетчика 8. При этом на выходе первой схемы 9 И формируется прямоугольный импульс 11; (фиг.Зг,д), длительность Т; которого равна разEIocTH длительееости пмпуJIE>Ãoв: Е1 ° ! и

Т ) = --- — Т о f, д

Этот импульс поступает на первый вход второй схемы 10 И, на второй вход которой поступают прямоугольные импульсы ам1елитудой Uq (фиг.3e) с выхода генератора 17 частота следования которых определяется условием (2) .

При этом на. выходе второй схемы

10 И действует последовательность прямоугольных импульсов амплитудой .

И,„;(фиг.Зж,з) с частотой следования f общее число которых равно твердости контролируемого изделия.

Эта последовательность импульсов поступает на счетный вход второго счетчика 11, а с его выхода через дешифратор 12 — на цифровой индикатор 13, на котором высвечивается результат измерения в виде числа твердости по шкале Роквелла.

При этом показания для наименее твердого и наиболее твердого изделий соответственно будут определяться соотношениями (фиг.Зж,з):

Н = (--- — Т )f " Н = (— -Т )f п 11

1 f а Г ? f Д Г

< 2

Решая полученную систему уравнений относительно Т и f, 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 компарае.ора 14.

Отрицательный 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.

1?4275!

Фор мул аизобре.те ни яч 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 счет

15 выход — с вторым входом первой схемы И, и соединенного выходом с втор.ж входом второй схемы И генератора импульсов.

124275>

М

Ц

Составитель А.Быков

Редактор П.Коссей Техред О.Гартвай Корректор С.Черни

Заказ 3691/38 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ч

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4