СПОСОБ ДИСПЕРСНОГО АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ТВЕРДЫХ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТИЦ Российский патент 1994 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения параметров частиц дисперсных сред и может быть использовано в машиностроении и на транспорте для диагностики состояния трущихся узлов машин.

Известен способ дисперсного анализа твердых движущихся частиц, состоящий в том, что импульсные электрические сигналы пьезоэлектрического преобразователя усиливают, анализируют по амплитуде и регистрируют соответственно им число и размеры частиц [1] .

Недостатком известного способа является невозможность получения дополнительной информации о механических свойствах материала частиц (динамической твердости), необходимой для оперативной диагностики технического состояния машин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ дисперсного анализа параметров твердых движущихся частиц, заключающийся в фильтрации, усилении и амплитудном анализе импульсных сигналов пьезоэлектрического преобразователя от ударов этих частиц и регистрации их размеров и числа [2] .

Недостатком указанного способа является невозможность получения информации о динамической твердости материала частиц.

Цель изобретения - получение информации о динамической твердости материала частиц.

Цель достигается тем, что в способе дисперсного анализа параметров твердых движущихся частиц, заключающемся в фильтрации, усилении и амплитудном анализе импульсных сигналов пьезоэлектрического преобразователя от ударов этих частиц и регистрации их размеров и числа, сигналы пьезоэлектрического преобразователя усиливают в двух частотных диапазонах со средними частотами f₁ и f₂, где f₁<<1/ τ_{уд.макс} и f₂>> 1/ τ_уд.мин, причем τ_{уд.макс} и τ_уд.мин соответственно, максимальная и минимальная возможная продолжительность взаимодействия частицы с пьезоэлектрическим преобразователем, усиленные сигналы преобразуют в отношение квадрата амплитуды на частоте f₂ к амплитуде на частоте f₁, по которому судят о динамической твердости материала частицы.

Согласно спектральному методу и теории механического удара при приеме сигнала на собственной резонансной частоте пьезокристалла, расположенной в области нижних частот спектра сигнала, f_o= f₁ << 1/ τ_{уд.макс} (где τ_{уд.макс} - максимальная возможная продолжительность взаимодействия частицы с пьезоэлектрическим преобразователем), амплитуда сигнала пропорциональна массе частицы, и, следовательно, ее размеру U₁∞ F(t)×dt= m₄×v₀×(1+R)∞ d34

В случае же, когда резонансная частота пьезокристалла f_o = f₂>> 1/ τ_уд.мин, амплитуда выходного сигнала пропорциональна твердости материала частиц
U₂∞ v, где bм - твердость материала частицы.

Усиливая сигналы пьезоэлектрического преобразователя в двух частотных диапазонах (при постоянной скорости частиц) со средними частотами f₁ и f₂, где f₁<< 1/ τ_{уд.макс} и f₂ >> 1/ τ_уд.мин, и преобразуя их в отношение квадрата амплитуды на частоте f₂ к амплитуде на частоте f₁, получим сигнал, амплитуда которого пропорциональна твердости материала частиц U= ∞ ∞ ∞ HD .

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ.

Устройство для осуществления заявляемого способа содержит пьезоэлектрические кристаллы 1 и 2, соединенные с ними полосовые усилители 3 и 4 соответственно, многоканальный амплитудный анализатор 5, вход которого соединен с выходом полосового усилителя 3, а выход - с входом регистратора 6 числа и размеров частиц. К выходу полосового усилителя 4 подключены соединенные последовательно перемножитель напряжений 7, аналоговый делитель 8 напряжений сигналов, усилитель 9 с регулируемой коэффициентом усиления и регистратор 10 динамической твердости материала частиц. Выход многоканального амплитудного анализатора 5 соединен с управляющим входом усилителя 9 через устройство 11 управления коэффициентом усиления. Выход полосового усилителя 3 соединен со вторым входом аналогового делителя 8 напряжений сигналов.

Пьезокристаллы 1 и 2 установлены таким образом, что ударная волна, возникающая при ударе частицы о чувствительную поверхность, воспринимается обоими пьезокристаллами. Собственная частота пьезокристалла 1 удовлетворяет условию f_o= f₁ < <1/ τ_{уд.макс}, а собственная частота пьезокристалла 2 - условию f_o = f₂ >> 1/ τ_уд.мин.

Устройство работает следующим образом.

При ударе частицы о чувствительную поверхность пьезокристалл 1 вырабатывает сигнал U_i на частоте f₁, а на пьезокристалл 2 - сигнал U₂на частоте f₂. Эти сигналы усиливаются полосовыми усилителями 3 и 4 соответственно и преобразуются с помощью перемножителя напряжений 7 и аналогового делителя напряжений сигналов 8 в отношение квадрата амплитуды сигнала на частоте f₂ к амплитуде сигнала на частоте f₁. Далее полученный сигнал усиливается усилителем 9 с коэффициентом передачи, обратно пропорциональным размеру частиц, и поступает в регистратор 10 динамической твердости материала, который регистрирует динамическую твердость материала частиц. (56) 1. Патент Великобритании N 1585708, кл. G 01 N 15/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР N 1397804, кл. G 01 N 15/02, 1988.

Использование: изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения параметров частиц дисперсных сред и может быть использовано в машиностроении и на транспорте для диагностики состояния трущихся узлов машин. Сущность изобретения: усиление сигналов пьезоэлектрического преобразования осуществляется в двух частотных диапазонах Δf₁ и Δf₂. Амплитуду сигнала одного из частотных диапазонов Δf₂ возводят в квадрат, делят на амплитуду сигнала с Δf₁, усиливают. По полученному сигналу судят о динамической твердости материала частицы, причем средние частоты f₁ и f₂ диапазонов Δf₁ и Δf₂ выбирают из соотношений f₁<<1/τ_{уд.макс}, f₂>>1/τ_уд.мин где τ_{уд.макс} и τ_уд.мин - соответственно максимальная и минимальная продолжительность механического удара частицы о пьезокристалл. 1 ил.

СПОСОБ ДИСПЕРСНОГО АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ТВЕРДЫХ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТИЦ, заключающийся в фильтрации, усилении и амплитудном анализе импульсных сигналов пьезоэлектрического преобразователя от ударов этих частиц и регистрации их размеров и числа, отличающийся тем, что, с целью получения информации о динамической твердости материала частиц, сигналы пьезоэлектрического преобразователя усиливают в двухчастотном диапазонах со средними частотами f₁ и f₂, где f₁ <<<<<<<< 1 / τ_{уд.макс} и f₂