Переносной электронный твердомер Советский патент 1983 года по МПК G01N3/48 

Изобретение относится к изыерительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности в атомном машиностроении и котлостроении при неразрушающем контрше поверхностных механических свойств изделий,,.,

По основному авт. ев, № 297000 из- : вестен переносной электронный твердомер. содержащий щуп, в корпусе которет о раз- |Q мешена пружина, взаимодействующая с инертной массой, с которой неподвижно соединен снабженный электромап итной катушкой возбуждения и пьезоэлектрическим датчиком ультразвуковых колебаний j индентор с алмазным наконечником, и электронную схему в виде электрически соединенных между собой блока питания, ключа усилителя, питающего электромагнитную катушку возбуждения щупа, и пре-2о образоватвля частоты со стрелочным прибором, проградуированным в единицах твердости, щуп снабжен калибровочной со Шкалой регулировки усилия пружины, точечными электродами, равномерно 25 распсяоженными по окружности на торце корпуса щупа, в электронную схему включены блок задания модуля упругости контролируемого материала и схема совпадения, а в качестве усилителя используется логарифмический усилитель 1.1 3.

Устройство не позволяет одновременно определять твердость материала и

глубину наклепа,

. .. .

Целью изобретения.является одновре- 35 менноа измерение глубины наклепа.

Поставленная цель достигается тем, что переносной электронный твердомер снабжен датчиком нагрузки, взаимодействующим с индентором, блоком определе- 0 ния твердости наклепанного слоя, первый вход которого соединен с выходом уса - лителя, второй вход - с датчиком нагрузки, третий вход - с выходом блока задания модуля упругости, а выход - с вхо- 5 дом преобразователя частоты, блоком определения глубины наклепа, первый вход которого соединен с датчикомнагрузки, второй -вход - с преобразователем частоты, первыйй вход схемы совпадения 50 соединен с выходом преобразователя частоты} второй вход - с выходом усилителя, X первому входу ключа подключен выход схемы совпадения, к второму входу - выод блока определения глубины наклепа 55 апоминающим устройством, вход которого соединен с выходом ключа, а выход о стрелочным прибором.

На чертеже представлена функциональная схема переносного электронного твердомера.

Твердомер содержит щуп, выполненный в виде цилиндрического корпуса 1, подвешеяный на пружине 2 к корпусу 1 индентор, представляющий собой жестко закрепленный в инертнЫ) массе 3 магнитострикци.онный стержень 4 с вмонтированным в него алмазным наконечником 5. Индентор размещен на продольной оси корпуса 1 и охвачен пьезоэлектрическим датчиком 6 ультразвуковых колебаний и электромагниной катушкой 7 возбуждения. Датчик 8 нагрузки индентора связан с корпусом 1 и с инертной массой 3.

Электронная схема твердомера включает усилитель 9, блок 10 определения твердости наклепанного Слоя, преобразователь 11 частоты, схему 12 совпадения при этсы выход датчика 8 подключен одно еменно к входу блока 1О, входу преобразователя 11 частоты и входу блока 13 определения Глубины наклепа. Усилитель 9, блокЮ, преобразователь 11 частоты, блок 13 и оонн из входов схемы 12 совпадения соединены последовательно, при этом второй вход последнего подключен к усилителю 9, а выход - к ключу 1-4, через который блок 13 соединен с запоминающим устройством 15. связанным со стрелочным прибором 16.

На чертеже не показаны блок задания модуля упругости, подключенный к входу блока 10, блок питания, соединенный с ключом.

Электронный переносной твердомер работает следующим образом.

По шкале блока задания модуля упругости твердомера устанавливают модуль упругости контролируемого материала. Прижимают щуп к контролируемой поверхности ДО соприкосновения с ней подпружич венного корпуса 1 и включают питание твердомера. При этом в контуре - магии тострикционный стержень 4, пьезоэлектрический датчик 6 ультразвуковых колебаний, усилитель 9, электромагнитная катушка 7- возникают колебания, частотъ которых определяется геометрическими размерами и физическими параметрами материала стержня 4.

При прижатии- щупа к контролируемой п.овер 1ости алмазный наконечник 5 под действием пружины 2 начинает внедряться в нее.

Происходит защемление стержня 4 в материале контролируемой поверхности, а вместе с тем и увеличение частоты

электромагнитных колебаний уп угянутого контура. Данная частота определяется как твердостью контролируемой поверхности, так и ее модулем упругрсти ма/териала. При достижении усилия вдавпива ния определенной наперед заданной величины сжатием пружины 2 на определейч ную величину по сигналу от датчика 8 блок. 10 по частоте колебаний вышеупомянутого контура и по значению введенного.оператором модуля упругости материала определяет твердость наклепанного слоя и выдает данный сигнал на преобразователь 11 частоты.

Преобразователь 11 частоты в зависимости от твердости наклепанного слоя и усилия вдавливания индентора (сигнала От датчика 8) вырабатывает сигнал, соответствующий теоретическому значению частоты электромагнитных колебаний контура. Сигнал ot преобразователя -11 частоты поступает на схему 12 совпадения. На второй вход схемы 12 поступает сигнал от усилителя 9 о Действительном значении частоты электромагнитнык колебаний контура. В момент прокола наклепанного слоя происходит резкое изменение частоты электромагнитных Колебаний контура и на выходе схемы 12 появляется команда, поступающая на ключ 14, подключаю щий блок 13 определения глубины наклепа к запоминающнму устройству 15. В блок 13 поступает непрерывно ;HH(J)Oi3bia. ция об усилии вдавливания индентора (с датчика 8) и о теоретическом значе:вии частоты электромагнитных колебаний контура при данном усилии вдавливания индентора (преобразователя 11 частоты), в результате чего им однозначно определяется текущее значение глубины наклепа.

Информация, переписанная в момент прокола наклепанного слоя, остается на запоминающем устройстве 15 и стрелочном приборе 16, с которого она и считывается оператором.

Такое выполнение твердс ера исключает необходимость жесткого крепления его на контролируемой поверхности, так так электрическая рхема в отличие от прототипа реализует зависимость между рядом задаваемых известных величин и измеряемой глубиной наклепа

Предлагаемая схема твердомера позволяет использовать в нем интегральные микросхемы и полупроводниковые приборы и создать компактную и надежную его конструкцию.

ПЕРЕНОСНОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ТВЕРДОМЕР по авт.св. № 297900, отличающийся тем, что, с це-ч лью одновременного измерения глубины наклепа, он снабжен датчиком нагрузки, взаимодействующим с индентором, блоком определения твердости наклепанного слоя, первый вход которого соединен с выходом усилителя, второй вход - с датчиком . нагрузки, третий вход - с выходом блока .задания модуля упругости, а выход - с входом преобразователя частоты, блоком определения глубины наюгепа, первый вход которого соединен с датчиком нагрузки, .второй вход - с преобразователем частоты,первый вход схемы совпадения соединен с выходом преобразователя частоты,второй вход - с выходом усилителя, к первому входу ключа подключен выход схемы совпадения, к второму входу - выход блока определения глубины наклепа запоминающим устройством, вход которого соединен о С выходом ключа, а выход - со стрелоч(Л ным прибором. 00 00 to