Измерительное устройство для определения предела пропорциональности к испытательным машинам Советский патент 1983 года по МПК G01N3/06 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измери тельным устройствам для определения предела пропорциональности к испытательным машинам. Известно устройство для определения предела пропорциональности, содержащее источник питания, генератор питающего напряжения, дифференциальные датчики усилия и дефор мации, обмотки которых соединены с источником питания через генератор питающего напряжения, фильтры, усилители, составляющие параллельны каналы, трансформаторы, первичные обмотки которых соединены с соответствующими усилителями, диоды, аноды которых соединены соответственно с одним из.концов вторичных обмоток трансформаторов, установленные последовательно с катодами диодов, RC-ячейку и потенциометрический делитель, соединенный с источником питания, резисторный дели тель напряжения, вход которого свя зан с вторым концом вторичной обмо ки трансформатора, блок сравнения сигналов датчиков, соединенный с выходом резисторного делителя напряжения, индикатор и переключатель О 3 Наиболее близким к изобретению, по технической сущности является измерительное устройство для опреде ления предела пропорциональности к исгмтательным машинам, содержащее блок сравнения, два параллельных канала, первый из которых состоит и последовательно соединенных датчика усилия, усилителя, детектирующе го узла, сглаживающего фильтра, алгебраического сумматора и аттенюатора, а второй - из .последовательно соединенных датчика деформации аттенюатора, усилителя, детектирующего узла, сглаживающего фильтра и алгебраического сумматора, причем выходы усилителей указанных каналов соединены соответственно с неинверТирующим и инвертирующим входами блока сравнения и регистратор, вход которого соединен с усилителем датчика усилия С 21. Общими недостатками этих устройс являются низкая точность определения предела пропорциональности изза визуального контроля по показаниям регистратора - стрелочного индикатора и низкая производительность испытаний, обусловленная необходимостью проведения предварительных экспериментов для определения максимального усилия разрушения материалов с неизвестными характеристиками, а также проведения неоднократных предварительных нагружений для балансировки устройства. Целью изобретения является повышение точности определения предела пропорциональности и производителвнрсти испытаний. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения предела пропорциональности к испытательным машинам, содержащее блок сравнения, два параллельных канала, состоящих соответственно из датчиков усилия и деформации с усилителями, выходы которых соединены соот- ветственно с неинвертирующим и инвертирующим входами блока сравнения, и регистратор, вход которого соединен с усилителем датчика усилия, снабжено дифференцирующим блоком, вход которого соединен с выходом блока сравнения, аналоговым запоминающим блоком, вход которого соединен с выходом дифференцирующего блока, формирователем сигнала запуска, вход которого соединен с выходом усилителя датчика деформации, а выход - с вторым входом аналогового запоминающего блока, дифференциальным усилителем, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены соответственно с входом и выходом аналогового запоминающего блока и формирователем сигналов управления, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход - с вторым входом регистратора. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого измерительного устройства; на фиг, 2 - временная диаграмма его работы. Измерительное устройство для определения предела пропорциональности содержит два параллельных канала, каждый из которых образован последовательно соединенными датчиком 1 усилия и усилителем Z, а второй состоит из датчика 3 деформации и усилителя k, причем выход усилителя 2 соединен с неинвертирующим входом блока 5 сравнения, а выход усилителя - с инвертирующим входом блока 5 сравнения и входом форирователя 6 сигнала запуска, сосоящего из порогового устройства 7 и ждущего мультивибратора 8. Выод блока 5 сравнения соединен с входом дифференцирующего блока 9, подключенного выходом к входу анаогового запоминающего блока 10 и инвертирующему входу дифференциального усилителя 11, неинвертирущий вход которого соединен с выхоом аналогового запоминающего блока 10, вход запуска которого подключен к выходу формирователя 6 сигнала запуска, а выход через формирователь 12 сигнала управления, состоящий из последовательно соединенных порогового устройства 13 и,ждущего мультивибратора , соединен с входом управления регистратора 15, вход которого подключен к вцхбду усилителя 2.

Измерительное устройство работат следующим образом.

Образец помещают в захваты испытательной машины (не показана). Установив на него датчики 1 и 3, прозводят балансировку усилителей 2 таким образом, чтобы обеспечить нулевую компенсацию сигналов с выхоов датчиков 1 и 3 в отсутствии нагружения, и затем прикладывают к образцу линейно возрастающую силу, При этом на выходе усилителя 2 сигнала с датчика 1 усилия появляется линейно возрастающий- сигнал А-, (фиг,2), а на выходе усилителя Ц сигнал с атчика 3 Деформаций - сигнал А2, пропорциональный деформации образца (({«г. 2) . Сигналы с выхода усилителей 2 и 4 поступают на некнвертирующий и инвертирующий входы блока 5 сравнения соответственно. На выходе блока 5 сравнения формируется сигнал, пропорциональный разности сигналов на его входах, который дифференцируется блоком 9. При нагружении образца в пределах действия закона Гука сигнал на выходе блока 5 сравнения является линейно возрастающим и, следовательно, на выходе дифференцирующего блока 9 поддерживается сигнал постоянной амплитуды.

При превышении сигналов с выхода усилителя i некоторого порогового значения (порог 1 на фиг. 2), задаваемого пороговым устройством 7 .

.

(В на фиг. 2),.ид выходе последнего появляется сигнал В л (фиг.2), . передним фронтом которого запускается ждущий мультивибратор В, Ждущий

мультивибратор формирует импульс запуска стандартной длительности, поступающий на вход запуска аналогового запоминающего блока 10, который

обнуляется до начала эксперимента. Во время действия импульса запуска блок 10 производит запоминание амплитуды сигнала Вд, присутствующего на его входе (фиг. 2), На инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 11 поступают сигналы с выходов дифференцирующего блока 9 и аналогового запоминающего блока 10 соответственно. В

пределах действия закона Гука эти сигналы равны, и сигнал на выходе дифференциального усилителя 11 отсутствует.

После нарушения пропорциональности сигнал с выхода датчика 3 де формации начинает расти быстрее, чем сигнал С с выхода датчика 1 усилия (фиг. 2), при этом линейность разностного сигнала С2 на выходе блока

5 сравнения нарушается (фиг, 2), в результате чего изменяется амплитуда сигнала на выходе дифференцирующего блока 9. В этом случае на выходе дифференцирующего усилителя 11 появляется отличный от нуля сигнал. При превышении сигналом с выхода дифференциального усилителя 11 некоторого порогового значения (порог 2 на фиг. 2), задаваемого пороговым устройством 13 (Д на фиг. 2), на выходе последнего появляется сигяал Д2,(фиг. 2), передним фронтом крторого запускается ждущий мультивибратор 8, формирующий импульс управления регистратором 15. При поступлении этого сигнала импульса на управляющий вход регистратора 15 последний осуществляет, преобразование амплитуды аналогового сигнала с выхода усилителя 2 в цифровой код с последующим запоминанием и индикацией полученного результата. Порог 1 выбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемое соотношение сигнал/шум для исключения ложных

срабатываний измерительного устройства. Порог 2 выбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемую погрешность определения предела пропорциональности ..

Изобретение позволяет повысить производительность испытаний при определении предела пропорциональности при использовании его совместно с базовой испытательной машиной 2001-PQ, 5 и обеспечить заданную точность определения предела пропорциональности, исключая необходимость

про ведения предвари-тельных испытаний материалов с неизвестными меха ническими характеристиками и автоматизируя процесс обработки результатов испытаний.

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ К ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ, содержащее блок сравнения, два параллельных канала, состоящих соответственно из датчиков усилия и де(|5Ьрмации с усилителями, выходы которых соеди-. немы соответственно с .неинвертирующим и инвертирующим входами блока сравнения, и регистратор, вход которого соединен с усилителем датчика усилия, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности определения предела пропорциональности, оно снаб-; жено дифференцирующим блоком, вход которого соединен с выходом блока сравнения, аналоговым запоминающим блоком, вход которого соединен с выходом дифференцирующего .блока, формирователем сигнала запуска, вход которого соединен с выходом усияителя датчика деформации, а выход с вторым входом аналогового запоминающего блока, дифференциальным усилйтелем, инвертирующий и неинвертирующий входы.которого соединены соответственно с входом и выходом аналогового запоминающего блока, и (Д форнирователем сигналов управления, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выхбд - с вторым входом регистратора. ю со 00

в.

36/jfO 6/