Динамический индикатор физических величин
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з G 01 О 1/16, 7/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3888442/10 (22) 22.04.85 (46) 07,06.92. Бюл. hh 21 (72) С.В.Артемьев, Ю.Г,Артемьев и А.В.Кирякин (53) 681.325(088,8). (56) Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов, M„ Машиностроение, 1965. с.294-297. (54)(57) ДИНАМИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОP
ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащий корпус, установленный в нем боек с индентором и магнитно-индукционный датчик скорости, сигнальная катушка которого подключена к входу согласуемого усилителя, схему памяти, соединенную с входом.аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом логического управляющего устройства, второй выход которого соединен с, входом счетчика, и цифровой индикатор, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с.целью повышения точности и эффективности контроля, в него введены три дифференциатора, два компаратора, RSИзобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для индикации результирующей информации о состоянии или свойствах объекта контроля при динамических испытаниях.
Цель изобретения — повышение точности и эффективности контроля.
На фиг.1 изображена схема динамиче-. ского индикатора физических величин; на фиг.2 — эпюры напряжений на выходах от-. дельных блоков индикатора. Ы 1739198 А1 триггер, арифметическое устройство, задатчик режимов и задатчик постоянных, причем входы первых дифференциатора и компаратора соединены с выходом согласующего усилителя, выход первого компаратора соединен через второй дифференциатор с R-входом RS-триггера и третьим входом аналого-цифрового преобразователя, а„выход первого дифференциатора соединен с входом схемы памяти и через второй компаратор и третий дифференциатор с S-входом
RS-триггера, выход которого соединен с вторым входом счетчика; выход которого соединен с первым входом арифметического устройства, второй вход которого соединен с третьим выходом логического управляю- Я щего устройства, третий вход — с выходом, аналого-.цифрового преобразователя, четвертый вход соединен с выходом задатчика постоянных, а выход подключен к входу цифрового индикатора, причем пятый вход арифметического устройства соединен с выходом задатчика режимов, второй выход которого соединен с входом задатчика постоянных, (С
Индикатор содержит корпус 1. боек 2. с С© индентором 3, индукционный датчик 4 скорости бойка, последовательно соединенный с согласующим усилителем 5, дифференци-, а атор 6, выделяющий производную входного сигнала компаратор 7 и дифференциатор 8, фиксирующие момент остановки индентора, последовательно соединенные с усили1 телем 5. RS-триггер 9, аналого-цифровой преобразователь 10 и схему 11 памяти, преобразующие максимальное значение первой производной скорости индентора (ударного ускорения) а эквивалентный циф3
1739198
45
50 ровой код, например двоичный, компаратор
12 и дифференциатор.13, которые совместно с дифференциатором 6 фиксируют момент начала ударного импульса, счетчик 14, который совместно с RS-триггером 9 преобразует интервал времени от начала ударноro импульса до остановки индентора в эквивалентный цифровой код, например двоично-десятичный, арифметическое устройство 15, производящее по поступившим на его цифровом кодам вычисление индуцируемой величины в соответствии с необходимым алгоритмом и величиной коэффициента К, задаваемых задатчиком 16 постоянных, логическое управляющее устройство 17, соединенное с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя
10, счетчика -14 и арифметического устройства 15 и соединяющее синхронизацию работы с блоков индикатора во времени, задатчик 18 режима, определяющий необходимый алгоритм работы арифметического устройства 1.5 и величину. коэффициента К, и индикатор 19 индицируемой величины.
На фиг.2 а — з показаны эпюры напряже- 25 ний на выходах блоков индикатора: а) на выходе согласующего усилителя 5; б) на выходе дифференциатора 6; в) на выходе компаратора 7; r) на выходе дифференциатора
8: д)-на выходе компаратора 12; е) на выходе дифференциатора 13; ж} на выходе RS- p rгера 9; з) на выходе схемы 11 памяти.
Индикатор работает следующим образом.
Корпус 1 устанавливают на поверхность испытуемого материала. Боек 2 под действием силы тяжести или с помощью пружины разгоняет до определен ной скорости его соударения с поверхностью испытуемых материалов Чо и удаляют индентором 3 по поверхности материала. Известно, что амплитуда ударного соударения бойка (Айзакс) и длител ьности упругопластического деформирования (T»«) материала в процессе соударения бойка с материалом служат физически обоснованными критериями физико-механических свойств твердых материалов. Для их измерения в процессе соударения можно использовать магнитоиндукционный датчик, для чего электрический сигнал, пропорциональный скорости движения бойка (фиг;2а), с обмотки индукционного датчика 4 подают на вход согласующего усилителя 5 и далее на дифференциатор 6, на выходе которого фор- 55 мируется электрический сигнал (ОА = f(t)). пропорциональный ударному ускорению бойка в процессе его движения и соударения (фиг.26) с материалом. 8 момент перехода сигнала UA через ноль(момент касания индентором материала) компаратора 12 формирует положительный импульс напряжения (фиг.2д), фронт которого выделяет дифференциатором 13 (фиг.2е), электрический сигнал с которого, в свою очередь, переводит RS-триггер 9 в состояние "1".
Компаратор 7 формирует положительный . перепад напряжения (фиг.2в) в момент максимального внедрения индентора в матери.ал и остановки бсйка, соответствующего максимальной длительности упругопластического деформирования материала (Т кс) и скорости бойка Vs = О, т.е, в момент перехода сигнала с выхода усилителя 5 через 0 (фиг,2а). При этом дифференциатор 8 сигналом со своего выхода (фиг,2г) переводит RSтриггер 9 в состояние "О". Таким образом, на выходе RS-триггера формируется прямоугольный положительный импульс длительностью Тмакс (Тд на фиг,2ж). С выхода дифференциатора 6 электрический сигнал поступает на вход схемы 11 памяти (пиковый детектор с запоминанием), с выхода которой (фиг.2з) напряжение, пропорциональное максимальной величине ударного ускорения (Upm на фиг.26), поступает на вход аналого-цифрового преобразователя
10, который запускается сигналом с выходом дифференциатора 8 в момент достижения ударного ускорения максимума и в котором производится формирование кода, эквивалентного максимальной амплитуде
А»«. Сигнал с выхода RS-триггера разрешает счет счетчику 14 на время импульсов, поступающих с выхода логического управляющего устройства 17, Таким образом на выходе счетчика 14 формируется код,эквивалентный времени Tm. Коды с выходов аналого-цифрового преобразователя 10 и счетчика 14 поступают на соответствующие входы арифметического устройства 15, которое производит вычисление величины индицируемой величины в соответствии с заданным алгоритмом, выбираемым оператором с помощью задатчика 18 режима и задатчика 16 постоянных.
Назначение задатчика 8 режима состоит в управлении работой арифметического устройства в зависимости от задач контроля и вида реализуемого предлагаемым индикатором алгоритма индицируемой физической величины.. Например, при использовании шарового индикатора задатчик дает разрешения на ввод в блок 18 задатчиком 16 постоянных коэффициента К>, учитывающего начальные условия соударения и диаметр индентора,а арифметическому устройству задает алгоритм индицирования динамической твердости материала в виде отношения двух измеренных величин по алгоритму
1739198
НО=К . . При замене шарового индентоAm m ра, например, на индентор, оставляющий подобные отпечатки (пирамида, конус и пр.), эадатчик 18 вводит в блок величину 6 постоянной Ка учитывающей форму соуда-. ряющих тел, и устанавливает арифметиче- . скому устройству новый алгоритм расчета динамической твердости при исполъэовв- д 10 нии пирамиды или конуса N О = Q
Tm.
Кроме того..задатчик режимов может задавать арифметическому устройству ре- „ жим индикации каждого измеренного индикатором параметра соударения в отдельности с соответствующим постоянным коэффициентом, если потребуется выявить взаимосвязь параметра соударения с каким-либо физическим свойством испытуемого материала, например его прочностью.
Вычисленная в блоке 15 величина пропорциональная или равная контролируемой физической величине, в виде числа индицируется на индикаторе 19. Логическое управляющее устройство 1У формирует необходимые сигналы для синхронизации работы блоков 10,14,15 индикатора.
1739198 а) е) е) уиг. Я.
Составитель А. Астахов .
Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор М.Демчик
Редактор С.Патрушева
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1995 . Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
