Устройство для определения коэффициента анизотропии механических свойств материалов

Устройство для определения коэффициента анизотропии механических свойств материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для исследования механических свойств материалов и может быть использовано при непрерывном или выборочном контроле степени анизотропии материалов, в частности листовых изделий и проката, фанеры, пластмасс, полимерной пленки. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения влияния помех. Электрический сигнал от генератора подается к излучателю и преобразуется им в монохроматический акустическш сигнал, который по клину, усиленный в 8/5д раз, где S - площадь излучателя , площадь контакта клика с испытуемым материалом, поступает в исследуемый материал. Акустические волны распространяются в направлении, определяемом диаграммой направленности лезвия согласующего клина. Если анизотропия материала отсутствует, то сигнал распространяется вдоль оси направляющей и синфазно попадает на приемники, размещенные на ползуне. Анизотропия смещает максимумы диаграммы направленности приемникэв, в результате чего сигналы на приемниках не синфазные, а разность фаз сигналов характеризует коэффициент анизотропии материала. За приемниками акустический сигнал отражается в сторону от приемной базы. Благодаря высокой степени затухания звука в анизотропных материалах и направленному излучению и приему под углом 45° относительно направлений, в которых измеряется коэффициент анизотропии MexaHiwecKHx свойств материалов , снижается срок акустического реверберационного шума, что повышает точность измерения. 2 ил. С (f С 1C 4;: СО 4ib 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВтОРСК0МУ СВИДЕТКЛЬЕТВ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3866074/25-28 (22) 17. 12.84 (46) 07.08.86. Бюл. N - 29 (71) Завод-ВТУЗ при Производственном объединении турбостроения "Ленинградский металлический завод и Ленинградское научно-производственное объединение "Пластполимер" (72) В.Е.Чабанов, M.À.Ìàðòûíoâ, Д.Г.Теннисон, Г.Д.Мясников и В.А.Артемьев (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 292546, кл. G 01 N 3/00, 1969, Авторское свидетельство СССР

М 391469, кл. С 01 N 29/00, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к устройствам для исследования механических свойств материалов и может быть использовано при непрерывном или выборочном контроле степени анизотропии материалов, в частности листовых изделий и проката, фанеры, пластмасс, полимерной пленки. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения влияния помех.

Электрический сигнал от генератора

„„SU„„1249437 А1 подается к излучателю и преобразуется им в монохроматический акустический сигнал, который по клину, усиленный в S/S раз, где S — площадь излучателя, S — площадь контакта клина с испытуемым материалом, поступает в исследуемый материал. Акустические волны распространяются в направлении, определяемом диаграммой направленности лезвия согласующего клина. Если анизотропия материала отсутствует, то сигнал распространяется вдоль оси направляющей и синфазно попадает на приемники, размещенные на ползуне.

Анизотропия смещает максимумы диаграммы направленности приемников, в результате чего сигналы на приемни- . ках не синфаэные, а разность фаз сигналов характеризует коэффициент анизотропии материала. За приемниками акустический сигнал отражается в сторону от приемной базы. Благодаря высокой степени затухания звука в анизотропных материалах и направленному излучению и приему под углом

45 относительно направлений, в ко- торых измеряется коэффициент анизотропии механических свойств материалов, снижается срок акустического реверберационного шума, что повышает точность измерения. 2 ил.

1249437

Изобретение относится к устрой1 ствам для исследования механических свойств материалов и может быть использовано при непрерывном или выборочном контроле степени анизотропии материалов, в частности листовых изделий и проката, фанеры, пласт- . масс, полимерной пленки и т.д.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения влияния помех.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения коэффициента анизотропии механических свойств материалов на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит генератор 1 непрерывных монохроматических сигналон, излучатель 2 с согласующим клином 3 и по крайней мере дна приемника 4 и 5 с закрепленными на них согласующими клиньями 6 и 7. Широкая часть клиньев прикреплена к излучателю 2 и приемникам 4 и 5 например, с помощью клея, не допускающего обраэо25 вание несплошностей и пустот между поверхностями. Узкая часть клина 3 имеет вид ножа, изменение поперечных размеров клина 3 осуществляется по зкспоненциальному или другому saкону. Широкая часть клина и поперечные размеры излучателя 2 и приемников

4 и 5 не должны превосходить длину используемой акустической волны.

Излучатель 2 и приемники 4 и 5. З5 закреплены шарнирно на опоре 8, например, в виде направляющей, ориентированной вдоль линии, соединяющей излучатель и базу приемников, причем оси шарниров 9 перпендикулярны направлению этой линии. Опора 8 крепится.на пальцах 10 к рабочему столу l1, на котором помещен испытуемый материал 12. Направляющие 13 служат для фиксации положения испытуемого мате- 45 риала на рабочем столе 11. Приемники .

4 и 5 закреплены на полэуне 14, которьь. может перемещаться вдоль опоры 8 при исследовании материалов различных размеров. Линия, соединяющая 50 центры приемников, параллельна лезвиям согласующих клиньев 3 и осяй шаРниров 9. Опора 8 располагается под о углом 45 относительно направлений „ в которых измеряется коэффициент ани- у зотропии механических свойств материалов. Приемники 4 и 5 соединены электрически с измерителем 15 разности фаз, усилителем 16 и регистрирующими приборами i7 и 18.

Устройство для определения коэффициента аниэотропии механических свойств материалов работает следующим образом.

Монохроматический электрический сигнал от генератора 1 подается к излучателю ? и преобразуется им в монахроматнческий акустический сигнал. Последний по клину 3, усиленный в S/$ раз, где S — площадь излучателя, а S, — площадь контакта клина с испытуемым материалом, поступает н материал. Уменьшение S недет к снижению активной составляющей импеданса излучения, наклоном клина 3 изменяется нормальная составляющая смещения его конца. Этим достигается плавность регулировки импе," данса излучения и мода возбуждаемых волн, что позволяет существенным образом повысить чувствительность и расширить функциональные возможности устройства. Частота возбуждаемых акустических колебаний может быть произвольной, однако она не должна быть выше частоты, при которой длина акустической волны становится большей наибольшего поперечного pasMepa клина. В противном случае кроме нулевой моды колебаний на излучаемый сигнал влияют другие моды, и форма сигнала не строго синусоидальна, что сказывается иа точности измерений.

Проходя в испытуемый материал, акустические,монохроматические волны распространяются.в направлении, определяемом диаграммой направленности лезвия согласующего «лина 3. Если анизотропия материалов отсутствует, тогда сигнал распространяется вдоль оси направляющей опоры 8 и -синфазно пепадает на приемники 4 и 5, анизотропия смещает максимум диаграммы направленности приемников, в результате чего сигналы на приемниках уже будут сиифаэнымя

Если рассматривать приемную базу как состоящую из двух приемников, расстояние между которыми o, тогда разность фаэ сигналов ьЧ, поступающих на них, равна

Ьf = -==Z гй

124943 7 где k w/C — среднее волновое число г,. — коэффициент аниэотропии материала, равный

26

1=6 где С и С вЂ” скорости распрострах нения акустических сигналов в выбранных направлениях Х и У;

С вЂ” средняя скорость.

После измерителя 15 разности фаз 15 электрические сигналы усиливаются усилителем 16 и регистрируются приборами 17 и 18. В качестве последних могут использоваться, в частнос- . ти, самописец, осциллограф. Пройдя 20 за приемники 4 и 5 под углом 45 к граничной поверхности, акустический сигнал отражается ею в сторону от приемной .базы. Учитывая, что степень затухания звука в материалах, в которых измеряется коэффициент аниэотропии, обычно велика, а также то, что здесь реализуются направленное излучение и прием, это снижает фон акустического реверберационного 30 шума в материале и позволяет осущест влять работу устройства с непрерывными сигналами . В свою очередь последнее, исключая влияние дисперсии и добРотности электроакустического тракта, позволяет реализовать высокую точность измерения коэффициента анизотропии материалов.

Ъ

Ф ор мула из об ре те ния

Устройство для опре; еления коэффициента анизотропии механич-ских свойств материалов, содержащее генератор, опору с установленным на ней излучателем, соединенным с генераторомр по крайней мере два приемника, усилитель, измеритель разности параметров сигналов и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, приемники и излучатель закреплены

1 на опоре шарнирно, снабжены согласующими клиньями ножевого типа, опора выполнена в виде направляющей и ползуна, а приемники размещены на ползуне, при этом линия, проходящая через центры приемников, перпендикулярна оси направляющей, в качестве генератора использован источник монохроматических волн, а в качестве измерителя разности параметров сигналов — измеритель разности фаз, входами соединенный с приемниками, а выходом — с усилителем, подключенным к индикатору.

1249437

Составитель А. Кислов

Редактор А. Шишкина Техред N.Õîäàíè÷ Корректор Е. Сирохман

Заказ 4230/46 Тираж 778 Подписное

- ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4