Устройство для измерения внутреннего трения твердых тел

Устройство для измерения внутреннего трения твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерениям внутреннего трения твердых тел по параметрам их свободно затухающих колебаний. Целью изобретения является повьшение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что на злектроды 4, 5 подается переменное напряжение для возбуждения в образце 6 на одной из его собственных частот. В момент отключения возбуждения колебания образца затухают, а на каждую секцию 10 обкладки емкостного преобразователя 9 с источника напряжения 12 подается постоянное напряжение U. Поддержание постоянного напряжения на каждой секции 10 обкладки емкостного преобразователя 9 осуществляется блоком 17 компенсации напряжения, который управляется выходным сигналом усилителя 13. В моменты изменения выходного сигнала усилителя 13 от отрицательного значения к положительному формирователь 16 электрических импульсов вырабатывает импульсы, которые поступают на вход блока 19 измерения периода и на вход о $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 01 N 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3777385/25-28 (22) 20.07.84 (46) 15.01.87, Бюл. Р 2 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса .(72) В.В. Волков, P.Þ.Ю.Гульбинас, А.В. Мазура и Э.С.Б. Славицкас (53) 620.178.162(088.8) (56) Криштал М.А., Головин С.А.

Внутреннее трение и структура металлов. М.: Металлургия, 1976, с. 375.

Авторское свидетельство СССР

Р 1054742, кл. G 01 М 11/16 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (S7) Изобретение относится к измерениям внутреннего трения твердых тел по параметрам их свободно затухающих колебаний. Целью изобретения является повьппение точности измерения.

„„SU„„1283626 А1

Поставленная цель достигается тем, что на электроды 4, 5 подается переменное напряжение для возбуждения в образце 6 на одной из его собственных частот. В момент отключения возбуждения колебания образца затухают, а на кажцую секцию 10 обкладки емкостного преобразователя 9 с источника напряжения 12 подается постоянное напряжение U. Поддержание постоянного напряжения на каждой секции 10 обкладки емкостного преобразователя

9 осуществляется блоком 17 компенсации напряжения, который управляется выходным сигналом усилителя 13. В моменты изменения выходного сигнала усилителя 13 от отрицательного значения к положительному формирователь 16 электрических импульсов вырабатывает импульсы, которые поступают на вход блока 19 измерения периода и на вход

1283626 блока 18 регулируемой задержки. Блок

19 измерения периода измеряет интервал времени между двумя последовательными импульсами, делит этот интервал на 4 и управляет блоком 10 регулируемой задержки так, что B моменты времени Qt = J1+2 Jln на выходе последнего вырабатываются импульсы,поступающие на управляющий вход блока

14 измерения скорости, на выходе ко-.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования физико-механических свойств материалов по измеренным параметрам свободно затухающих колебаний, Целью изобретения является повышение точности измерения путем определения при испытании полной колебательной энергии образца. 10

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюст- рирующие взаимодействие между функциональными элементами каждого измерительного тракта устройства..

Устройство для измерения внутреннего трения твердых теп содержит направляющие 1, на которых в одной плоскости с возможностью перемещения вдоль направляющих I установлено основание в виде двух плоских прямоугольных пластин 2 и 3 из диэлектрического материала на которых нанесеУ

25 ны два пленочных электрода 4, 5 для электростатического возбуждения поперечных колебаний образца 6 и закреплены нити 7, 8, на которые опирается исследуемый образец 6 в своих узловых линиях. Нити 7 и 8 выполнены из электропроводного материала.

Общая обкладка емкостного преобразователя 9 (т.е. образец 6) заземлена через нити 7, 8 ° Другая обкладка емкостного преобразователя 9 изготавли-35 вается такой же длины и ширины как образец 6 и разделяется диэлектриком на отдельные секции 10. Количество секций определяется требуемой точторого формируется сигнал, пропорциональный скорости движения той части образца 6, которая находится под секцией 10, соединенной с данным измерительным трактом. По сигналам блока

14 измерения скорости с каждого измерительного тракта в вычислительном блоке 11 определяется текущее значение полнойколебательной энергии,а затем ивеличина внутреннего трения.2 ил. ностью измерения. Каждая секция 10 этой обкладки емкостного преобразователя 9 соединена с вычислительным блоком 11 через измерительные тракты, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных управляемого источника 12 напряжения, усилителя 13, блока 14 измерения скорости. Параллельно входу усилителя

13 включен резистор 15. Выход усилителя 13 соединен с входом формирователя 16 электрических импульсов и через блок 17 компенсации напряжения — с управляемым источником 12 напряжения. Вход формирователя 16 электрических импульсов соединен с входами блоков 18 и 19 регулируемой задержки и измерения периода, а выход последнего блока подключен к управляющему входу блока 18 регулируемой задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока 14 измерения скорости.

Устройство работает следующим образом.

Для возбуждения колебаний в образце 6 на электроды 4, 5 подается переменное напряжение колебаний образца на одной из его собственных частот. Затем возбуждение отключает ся и образец совершает свободно затухающие колебания (фиг. 2a).

В момент отключения возбуждения на каждую секцию 10 обкладки емкостного преобразователя 9 с источника 12 напряжения соответствующего измерительного тракта подается постоянное напряжение U. В это время на резистор 15 подается переменное

1283626

35 (— ) =AU (2) . 45

d1 где (†) — максимальная скорость о Ф

U — напряжение на входе б вх лока 14 измерения скорости в указанные моменты; константа, которая находится по формуле а с SUkR где а — расстояние между обкладками емкостного преобразователя в момент прохождения образца напряжение, которое усиливается усилителем 13, на выходе которого получается сигнал, представленный на фиг.28;. Поддержание постоянного напряжения на каждой секции 10 обклад- .5

° ки емкостного преобразователя 9 осуществляется блоком 17 компенсчции напряжения, который управляется выходным сигналом усилителя 13. В моменты изменения выходного сигнала усилителя 13 от отрицательного значения к положительному, т.е. при переходе через "0" (фиг.28) формирователь 16 электрических импульсов вырабатывает импульсы (фиг:2В), которые поступают на вход блока 19 измерения периода и на вход блока 18 регулируемой задержки. Блок 19 измерения периода измеряет интервал времени между двумя последовательными импульсами,делит20 этот интервал на четыре и управляет блоком 18 регулируемой задержки так, что в моменты a t =71 +2)1 и на выходе последнего вырабатываются импульсы запуска (фиг.2 г). Указанные импульсы запуска затем поступают на управляющий вход блока 14 измерения скорости, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный скорости движения той части образца 6, которая находится под секцией 10,соединенной с данным измерительным трактом.

В эти моменты образец 6 проходит через положение равновесия и обе обкладки емкостно1о преобразователя

9 становятся плоскими и параллельными. При этом поступающие на вход блока 14 измерения скорости напряжение и максимальная скорость движения час-40 ти образца 6, находящейся под соответствующей секцией 10, связаны зависимостью

tlat

WfiT+20n=1/2 р gbhAã )- (U 7l+2

У с i-го измерительного тракта в вычислительный блок 11 в момент времени Mt ъ +оп;

n — число секций емкостного преобразователя 9;

Р плотность материала исследуемого образца 6;

g,b — размеры одной секции 10;

h — толщина образца 6.

Затем вычислительный блок производит вычитание значения энергии в моменты (М+211п) и (и+2к(п+1)), тем самым определяется потеря энергии в материале образца за цикл дУ. Эта операция поясняется формулой (4) дМ = W/3+21tп — W/Ï+21Гп.

По известным значениям д И и

Я/В +2Э п в этом же блоке определяется величина внутреннего трения как их отношение, уменьшенное в 2II раз, т.е. д4 (5) .211 W/1Г+23тп

Предложенное устройство позволяет получить в процессе измерения не

6 через положение равновесия, U — напряжение на рассматриваемой секции 10;

S — площадь секции 10; — диэлектрическая проницаемость среды, k — - коэффициент усиления

К вЂ” величина сопротивления 15.

Сигналы, сформированные в блоках

14 измерения скорости каждого измерительного тракта, пропорциональны максимальным скоростям различных частей образца 6, перекрываемых секциямй 10 емкостного преобразователя

9, одновременно поступают в вычислительный блок 11.

По этим значениям в вычислительном блоке 11 определяется текущее значение полной колебательной энергии образца W no формуле

1283626 ув

Составитель В. Шпинев

Техред И.Попович

Редактор M. Келемеш

Корректор, Л. Патай

Заказ 7431/41 Тираж 776 Подписное

IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 только величину внутреннего трения, но и такие важные энергетические параметры, как полная колебательная энергия и потеря энергии за цикл.

5

Формула изобретения

Устройство для измерения внутреннего трения твердых тел, содержащее направляющие, основание, установленное на направляющих с воэможностью перемещения и выполненное в виде двух плоских прямоугольных пластин из диэлектрического материала, закрепленные на основании опоры для размещения плоского образца, выполненные в виде электропроводных нитей, бесконтактный возбудитель колебаний образца в его плоскости, емкостной преобразователь, выполненный в виде обкладки, размещенной параллельно месту расположения образца, и элементов заземления образца,выполняющего роль второй обкладки, и изме. рительную систему, соединенную с емкостным преобразователем, о т л и— ч ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вычислительным блоком,соединенным с измерительной системой, обкладка разделена диэлектриком на отдельные секции, а измерительная система выполнена в виде ряда измерительных трактов, каждый из которых соединен с соответствующей ему секцией обкладки и вычислительным блоком и выполнен в виде управляемого источника напряжения, резистора,усилителя, блока компенсации напряжения, блока измерения скорости, формирователя электрических импульсов, блока измерения периода, блока регулируемой задержки, при этом управляемый источник напряжения, усилитель, блок измерения скорости соединены, последовательно, причем параллельно входу усилителя включен резистор, а выход усилителя соединен с входом формирователя электрических импульсов и через блок компенсации напряжения— с управляемым источником напряжения, в свою очередь выход формирователя электрических импульсов соединен с входами блоков регулируемой задержки и измерения периода, а выход последнего подключен к управляющему входу блока регулируемой задержки, выход которого соединен с входом блока измерения скорос— ти.