Твердомер

 

Изобретение может быть использовано при контроле твердости материалов. Твердомер включает стержень с закрепленным на нем индентором и массой, датчики приема и возбуждения ультразвуковых колебаний , усилитель. Частота колебаний стержня, пропорциональная твердости контролируемого материала, преобразуется в число твердости, представляемое на цифровом табло. Преобразование сигнала происходит в цифровом виде путем деления его на величину, пропорциональную числу твердости . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 N 3/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1) 4935971/28 (22) 14.05.91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "РостНИИТМ" (72) В.Д.Ровеньков, А.С.Сабаев и В.Я.Сергиенко (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 297000; кл. G 01 N 3/40, 1971. (54)ТВЕРДОМЕР(57) Изобретение может быть использовано при контроле твердости материалов. ТверИзобретение относится к испытательной технике, а именно к методам электроакустического контроля твердости материалов, и может быть использовано для измерения твердости термообработанных иэделий.

Целью изобретения является повышение точности измерения твердости материалов.

На чертеже представлена блок-схема устройства..

Цифровой твердомер содержит стержень 1 с жестко закрепленным на одном конце индентором 2 и на другом — массой 3, Датчики приема 4 и возбуждения ультразвуковых колебаний 5, усилитель 5, который вместе с датчиками 4 и 5 образует генератор

7, задающий колебания стержня 1 (ГС), выход которого соединен со входами первого

8 и второго 9 смесителей частот: генератор

ГНГ 10,; соединенный со 2-м входом смесителя 8; генератор ГУН 11, выход которого соединен со 2-м входом смесителя 9; фильтр

i5U 18202уб Al домер включает стержень с закрепленным на нем индентором и массой, датчики приема и возбуждения ультразвуковых колебаний, усилитель. Частота колебаний стержня, пропорциональная твердости контролируемого материала, преобразуется в число твердости, представляемое на цифровом табло. Преобразование сигнала происходит в цифровом виде путем деления его на величину, пропорциональную числу твердости. 1 ил.

ФНЧ 12 соединен своим входом с выходом смесителя 9 и выходом — со входом форми. рователя 13, ко второму входу которого присоединен выход генератора ГВГ 14; электронный ключ 15, входы которого соединены с входами смесителя 8 и формирователя 13, а выход — с блоком представления информации 16.

Цифровой твердомер работает следующим образом.

Стержень 1 с закрепленными на нем индентором 2 и массой 3, датчиком приема

4 и возбуждения ультразвуковых колебаний

5, усилитель 6 составляют преобразователь твердомера, являющийся резонансной колебательной системой — генератором 7. При включении электрического питания в стержне возбуждаются ультразвуковые колебания по частоте, равной резонансной частоте свободных колебаний стержня. Одновременно генератор 10, генератор 11, генератор 14 начинают генерировать. последовательности импульсов определен1820296 ных частот, соответственно f(o, f(i, f>4. Частоту колебаний генератора 11 f((устанавливают равной частоте свободных колебаний стержня 1, т.е. частоте колебаний генератора 7, Ы= f7 Сигналы f1 и fr поступают на вход второго смесителя частот 9, на выходе которого появится раэностная частота hfi-fx — Ф((. При колебаниях в воздухе, со свободным концом, hfdf = О.

При измерении твердости, т.е. при нагружении индентора стержня, частота колебаний стержня изменится и будет равна f т (у всех стержневых преобразователей она повышается). Изменится и разность частот

N1 = (тт — f((). поступающая на вход ФНЧ

12. При достижении наперед заданной разности, которая равняется граничной частоте

ФНЧ вЂ” частота среза, цифровой ФНЧ 12 выдает логический сигнал, который управляет работой формирователя 13, разрешает ему счет импульсов; поступающих на второй вход формирователя 13 от генератора 14, генерирующего импульсы частотой f(4. Сигналы генератора fio и 1т поступают нз входы ( первого смесителя 8, ма выходе которого появится разностный сигнал Afg = f7 — f(o, 1 который поступает на вход электронного ключа 15. На второй вход ключа 15 поступает сигнал 114, являющийся для ключа 15 управляющим — он открывает ключ на время действия импульсов f14. С выхода ключа 15 сигнал считывается блоком представления информации 16. За время действия 1(4 через ключ 15 проходит количество импульсов, соответствующее величине измеряемой твердости, з в соответствии с этим количеством блок предстайления информации 16 выдает число в единицах твердости.

Для конкретного датчика заранее известна градуировочная зависимость, из которой однозначно следует соответствие частоты колебаний стержня данному значению твердости, Пусть твердости Т(соответствует чзстота преобразователя f>, а твердости Т2 — частота f2. Обозначим частоту генератора 10 нижней границы через р, а через z длительность импульсов, генерируемых генератором 14, определяющим верхнюю границу диапэзома. Во время действия импульса т открыт ключ 15.

Составим систему уравнений: ф — f(2 разность частот при минимальной твердости;

10 rp- f2 - s — разность частот при.максимальной твердости; и = Т1 — число минимальной твердости;

zs = Т вЂ” число максимальной твердости.

Решая систему уравнений, майдем ф, t, r., s, по заданным fl. f2, Т1, Т2.

Число р есть частота 1(о генератора, число z- длительность импульсов t генера20 тора 14 и косвенно их частота следования.

Формула изобретения

Твердомер. содержащий корпус, установленный в нем стержень, жестко закрепленные на одном его конце индентор, э на

25 другом — массу, размещенную между корпусом и массой пружину, датчики приема и возбуждения ультразвуковых колебаний стержня и соединенный с ними усилитель, отличающийся тем. что, с целью

30 повышения точности, он снабжен последовательно соединенными генератором установки нижней границы динамического диапазона, первым смесителем частот, электронным ключом и блоком представле35 ния информации, последовательно соединенными генератором установки нулевой разности частот свободных колебаний стержня, вторым смесителем частот, фильтром нижних частот, формирователем и генера40 тором верхней границы динамического диапазона, выход первого смесителя частот соединен с вторым входом второго смесителя и с усилителем, а второй вход электронного ключа связан с формирователем.

1820296

t !

I

Составитель Е.Лодус

Техред М.Моргентал

Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2026 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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