Устройство для определения энергии,рассеянной в материале за один цикл переменной нагрузки

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам определения механических свойств материалов . Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона при измерении потерь энергии путем введения умнржителей 5 частоты, несущих сигнал.в К раз, и умножителя 6 в К 1 раз с последующим их перемножением в блоках 7 и 8 умножения. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (gg 4 0 01 В 7/18

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3897636/25-28 (22) 17.05.85 (46) 07.03.87. Бюл, У 9 (72) Ф. М. Медников, И. Д. Лапидус, М, Л. Нечаевский, М. И. Корниенко, Ю. А. Свирский и В. A. Савкин (53) 531.781.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 419749. кл. A 01 L 1/10, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ, РАССЕЯННОЙ В МАТЕРИАЛЕ ЗА ОДИН

ЦИКЛ ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам определения механических свойств материалов. Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона при измерении потерь энергии путем введения умнржителей 5 частоты, несущих сигнал .в К раз, и умножнтеля 6 в К + 1 раз с последующим их перемножением в блоках 7 и 8 умножения. 1 ил.

1295209

Изобретение относится к измерительной технике, к средствам определения механических свойств материала, в частности ра" ñåÿíèÿ энергии за счет внутреннего трения при цикличес- 5 ком погружении образца иэ исследуемого материала.

Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона ри измерении потерь энергии путем введения умножителей частоты несущего сигнала в К раз и К+1 раз с последующим их перемножением.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 деформации .образца, первый усилитель 2, вход которого соединен с выходом датчика l деформаций, датчик 3 механиЧеских напряжений образца, второй усилитель 4, вход которого соединен с выходом датчика 3, умножитель 5 частоты в К раз с двумя выходами, .вход которого соединен с выходом первого усилителя 2, умножитель частоты в К+1 раз, вход которого соединен с выходом первого усилителя 2, а выход — с цепью питания датчика 3 механических напряжений образца, первый блок 7 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя 4, второй вход — с первым выходом умножителя 5 частоты, второй блок 8 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя 4, а второй вход — с вто- . рым выходом умирителя 5 частоты, электронный потенциометр 9 с измерительной мостовой схемой !О, нуль40 органом 11 и исполнительным двигателем 12, вход последнего соединен с выходом нуль-органа ll, а вал соединен с ползунком реохорда мостовой схемы 10, диагональ питания мостовой схемы 10 соединена с выходом второго блока 8 умножения, а сигнальная диагональ — с соединенными послецователь. но входом нуль-органа ll и выходом первого блока 7 умножения.

Устройство работает следующим обS0 разом.

Испытуемый образец нагружается переменной периодической нагрузкой, изменяющейся по синусоидальиому закону. В этом случае деформация 6 образ55 ца изменяется по закону

E E sin ut, где E — амплитуда деформаций; — круговая частота, — время.

Механические напряжения б изменяются по зависимости

6 =5 sin (ut +y), где Й„, — амплитуда механических напряжений; — угол сдвига фаз между напряжениями и деформациями.

После усиления сигнала с датчика

1 деформаций первым усилителем 2 и прохождения усиленного сигнала через умножитель частоты 6 в цепь питания датчика 3 механических напряжений поступает электрический сигнал

= К, E з п (К + 1) z t где К вЂ” коэффициент передачи усилителя 2.

Выходной сигнал с датчика 3 механических напряжений, усиленный вторым усилителем 4, пропорционален произведению U на коэффициент передачи датчика 3, и его можно выразить уравнением б

U = К Е„, sin (K+1)zt G sin (ut + q ), Сигнал с выхода усилителя 4 поступает на входы блоков 7 и 8 умножения, в которых перемножается с выходными сигналами умножителя 5 частоты, которые равны на первом выходе

= K>Я sin Кя1, а на втором выходе

Uq = K „, sin K t где К = К„ — коэффициент передачи умножителя 5 частоты.

На выходе блока 7 умножения возникает напряжение

U> — К Я sin Kat csin (К+1)ut 6„, х. з п (ut +8 ).

На выходе блока 8 умножения получается напряжение — К Я cos K t sin (K+1)&t х хб sin (ut +8 ).

1295209

11 = И

hU

СР 5 — Cga.

К6

5 — 27 — *"- y ьЧ К

К6

ВНИИПИ Заказ 608/46 Тираж 678 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Напряжение U поступает в измери-.

5 тельную цепь потенциометра 9, а сигнал U — в цепь питания мостовой измерительной схемы потенциометра 9.

На выходе измерительной диагонали мостовой схемы потенциометра 9 возникает напряжение где — смещение ползунка реохорда измерительной мостовой схемы 10 от нулевого положения.

На вход нуль-органа 11 потенциометра 9 поступает разность напряжеHHH

Двигатель 12 электронного потенциометра является интегрирующим звеном и перемещает ползунок реохорда.

Таким образом, выполняется условие. ь| с = О..

После преобразования последнего равенства получают

Относительные потери энергии

6W — =2важ

Ч где 6 W — энергия, рассеянная в материале;

Ч вЂ” энергия, запасаемая в материале за один цикл переменной нагрузки.

С учетом последнего условия потери энергии через смещения ползуна реохорда выражаются уравнением

Введение умножителей частоты в К и К+1 раэ с использованием sin u соз составляющих на выходах умножителя 5 частоты в К раз позволяет повысить точность измерений и расширить полосу пропускаемых частот за счет исключения фазовращателя низкочастотных сигналов.

Следует отметить, что предлагае мое устройство сохраняет свои метрологические характеристики даже в том случае, если форма сигналов механических напряжений искажена и содержит высшие гармоники.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для определения энергии, рассеянной в материале за один цикл переменной нагрузки, содержащее датчик деформаций, первый усилитель, вход которого соединен с датчиком деформаций, датчик механических напряжений, второй усилитель, вход которого соединен с выходом датчика механических напряжений, электронный потенциометр с измерительной мостовой схемой, пуль-органом, один вход которого соединен с одним выводом сигнальной диагонали мостовой схемы, и исполнительным двигателем, вход которого соединен с выходом нуль-органа, а вал соедннен с ползунком реохорда мостовой cxenw о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, оно снабжено умножителем частоты в K+1 раз, вход которого соединен с выходом первого усилител», а выход соединен с цепью питания датчика механических напряжений, умножителем частоты в К раз с двумя

35 выходами, напряжения на которых сдвио путы на 90 друг относительно друга, а вход его соединен с выходом первого усилителя, первым блоком умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, второй ( вход — с первым выходом умножителя частоты в К раз, а выход соединен одним выводом с вторым входом нуль-:. органа, а вторым — с вторым выводом.

4> сигнальной диагонали мостовой, схемы, вторым блоком умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, второй вход — с вторым выходом умножителя частоты в К раз, а выход — с диагональю питания мостовой схемы.