Акустическое устройство для измерения механических характеристик материалов
2 82724
ОП И САНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл. 42k, 46/05
Заявлено 12.l I l.1969 (№ 1315574/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.1Х.1970. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 19.1.1971
МПК G 01п 29/00
УДК 534.081(088.8) ковтитет оо далев лаобретений и открытий лри Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
Н. П, Зорин, А. В. Малютин, А. А. Йаьлов, И. И. Перепечко и Л. А. Ушаков
Заявитель
АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к акустическим устройствам для измерения механических характеристик материалов, в особенности полимерных материалов, в химической, нефтехимической, машиностроительной, приборостроительной,и других отраслях промышленности.
Известные акустические устройства аналогичного назначения, содержащие датчик с возбуждающим и измерительным преобразователями и стержнем, соединяющим возбуждающий преобразователь с образцом и укрепленным на упругих мембранах, связанных с корпусом, генератор и индикатор колебаний, соответственно подключенные к возбуждающему и измерительному преобразователям, обладают невысокой точностью, непостоянством напряжений, прикладываемых к образцу, в широком диапазоне частот и высокими взаимными помехами и потерями энергии в преобразователях.
Предлагаемое устройство не,имеет этих недостатков и отличается 1от известных тем, что в нем измерительный преобразователь расположен в плоскости образца .перпендикулярно направлению продольных колебаний стержня. снабженного HHGpIJионными массами, установле нными с возможностью перемещения между, мембранами, причем расстояние от центра масс до плоскости расположения образца,и измерительного преобразователя меньше четверти длины, волны .в стержне.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого акустического устройства; на фпг. 2 — схема возбуждающего преобразователя датчика
Устройство содержит, датчик 1 установки, состоящий из испытуемого образца 2, возбуждающего 3 и измерительного 4 преобразователей. Датчик помещен в термокриокамеру 5, которая соединена с программным регулятором б температуры, системой 7 вакуумирования и измерителем 8 температуры.
Преобразователи 8 и 4 датчика 1 через схему 9 переключения режимов соединяются с одной из измерительных схем: измерителем 10 частотных характеристик, схемой 11 срыва колебаний, схемой 12 автогюнератора. Двухкоординатный потенциометр 18 записывает частотные характеристики образца 2, а быстродействующий самописец 14 — затухающие колебания. Автоматический потенциометр 15 производит запись характеристических частот образца. Частотомер 1б измеряет текущие значения частоты колебаний образца.
Схема возбуждающего преобразователя 8 датчика 1 состоит из корпуса 17; магнитопро25 вода 18; подвижной катушки 19, размещенной в зазоре магннтопровода 18; упругих центрирующих мембран 20, поддерживающих стержень 21, передающий колебания образцу 2, зажатому в узле 22 крепления; инерционных
30 масс 28, размещенных с возможностью перемещения на стержне 21. У незакрепленного
282724 конца образца находится измерительный преобразователь 4 магнитомодуляционного или емкостного типа, регистрирующий колебания.
Образец >в форме пластины из и спытуемого материала и измерительный преобразователь 4 расположены под прямым углом к стержню 21, что снижает до минимума взаимные помехи и демпфирование преобразователей 8 и 4.
Перемененный ток от генератора колебаний одной из измерительных схем 10 или 12, протекающий по обмотке .катушки 19, взаимодействует с полем магнитопровода 18. В результате этого взаимодействия катушка 19 холеблется около, положения равновесия в магнитном зазоре магнитопровода 18 параллельно его центральной оси. Колебания передаются стержню 21 и через него узлу 22 крепления образца. Инерционные массы 28 располагаются на стержне 21 таким образом, чтобы подавить ил и вывести из рабочей области 20—
5000 ги возможные резонансы, вызванные определенной упругостью подвеса, и резонансы возможных изгибных или продольных колебаний стержня 21. Для этого расстояние от центра .масс до образца выбирается меньшим четверти длины волны в стержне 21. Система подведения энергии колебаний к образцу имеет амплитудно-частотную характеристику без резонансов B рабочем диапазоне частот и обеспечивает в этом диапазоне незначитель ную за висимость от частоты воздействующих на образец напряжений.
Измерение параметров изгибных колебаний образца 2 возможно в трех основных режимах работы.
При подаче электрического сигнала на преобразователь 8 датчика 1 от измерителя 10 на двухкоординатном потенциометре 18 получают запись амплитудно-частотной характеристики образца с расположенными на ней ,резонансными пиками, соответствующими первому, второму, третьему и т. д. тону изгибных .колебаний образца. По этой характери стике графически определяют резонансные частоты и добротность образца и рассчитывают скорость звука в испытуемом материале, его модуль Юнга и по ширине резонансных кривых коэффициент механических потерь.
Датчик 1,с возбуждающим 8 и измерительным 4 преобразователями в одном из режимов может быть включен,в цепь обратной связи схемы 12 автогенератора, которая генерирует колебания с частотой, первого тона изгибных .колебаний образца. Эта частота регистрируется автоматически потенциометром 15, который при использовании программного регулятора 6 температуры дает сразу запись температурной зависимости скорости звука или модуля Юнга.
Срывая колебания схемы 12 автогенерато15,ра с помощью схемы 11 срыва колебаний, по кривой затухающ1их колебаний, записываемой на быстродействующем самописце 14, рассчитывают коэффициент механических .потерь материала.
Предмет изобретения
Акустическое устройство для измерен ия механических характеристик материалов, содержащее датчик с возбуждающим и измерительным преобразователями и стержнем, соединяющим возбуждающий преобразователь с образцом и укреплвнным на упругих мембраЗ0 нах, связанных с корпусом, генератор и индикатор колебаний, соответственно подключенные к возбуждающему и измерительному преобразователям, отличайщееся тем, что, с целью повышения точности, обеспечения по35 стоянства напряжений, прикладываемых к образцу, в широком диапазоне частот и уменьшения взаимных помех и потерь энергии,в,преобразователях,,в нем измерительный преобразователь расположен в плоскости об40 разца перпендикулярно направлению продольных колебаний стержня, снабженного инерционными массами, установленными с возможностью перемещения между мембранами, причем расстояние от центра масс до
45 плоскости расположения образца и измерительного преобразователя меньше четверти длины волны в стержне.
282724
4оие, 1
20 23 2g уд 78 Риг. Я
Составитель T. В, Левенкова
Редактор Т. Иванова
Корректор Л. В. Юшина
Заказ 3911/13 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Рауновская наб., д. 4)5
Типография, пр. Сапунова, 2
