Устройство для измерения внутреннего трения в диапазоне инфранизких частот Советский патент 1983 года по МПК G01N11/16 

4:; О 4:: Изобретение относится кустройст BciM для измерения механических характеристик, в частности внутреннего трения, и может быть пр1|менено в авиационной, химической, радиотехни ческой, машиностроительной и других отраслях промьшленности для оценки качества полимерных, композиционных стеклообразных и полупроводниковых материалов. Известно устройство для измерени внутреннего трения в диапазоне инфранизких частот, содержащее крутил ный маятник, датчи перемещения, инфранизкочастотный генератор, тромагнитную систему возбуждения и регистрирукмцее устройство С ЗНедостатки устройства - низкая точность измерений и невысокая производительность получения выходных данных. . Наиболее близким к изобретению п технической сущности является устро ство для измерения внутреннего трен в диапазоне инфранизких частот, содержащее обратный крутильный маятник, генератор инфранизких частот электромагнитную систему возбуждения, фотоэлектрический датчик, дифференциальный усилитель, измеритель временного интервала С2j. Недрстатками известного устройства являются низкая точностьизмерений и неудобство отсчета величины внутреннего трения при снятии частотных зависимостей, так как измеряется величина задержки времени перехода через ноль механического напряжения в образце и деформации, а не фазовый угол. Цель изобретения - увеличение то ности измерений. Поставленная цель достигается те что устройство, содержащее обратный крутильный маятник, генератор инфра низких частот, электромагнитную ckc тему возбуждения, фотоэлектрический датчик, дифференциальный усилитель, измеритель временного интервала, снабжено генератором высокочастотных колебаний, электронным счетчико постоянным программируемьал запоминающим устройством, преобразователем код - аналог, включенными на входе электромагнитной системы возбуждения полосовым фильтром, фазовым детектором, подключенными между выходом дифференциального усилителя и входом пересчетного устройства, причем мостовой фотоэлектрический датчик и фазов лй детектор дополнительно соединены с генератором высо кочастотных колебаний, а электронный счетчр/к - с одним из входов пересчетного устройства. На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие -его работу.. Предлагаемое устройство включает обратный.крутильный маятник 1, в цанговых зажимах 2 которого закреплен исследуемый образец. К образцу с помощью электромагнитной системы возбуждения 3 прикладывается циклическое напряжение, формируемое генератором высокочастотных колебаний 4. Между выходом генератора 4 и входом электромагнитной системы возбуждения 3 включены электронный счетчик 5, программируемое запоминающее устройство б и преобразователь код - аналог 7. Вторым выходом счетчик 5 подключен ко входу пересчетного устройства, 8. Величина Деформации регистрируетс.я с помощью источника света 9 и мостового фотоэлектрического датчика 10. Последоват;ельно с выходом датчика 10 включены дифференциальный усилитель 11, полосовой фильтр 12 и фазовый детектор 13, причем второй вход фотоэлект)ического датчика 10 и фазового детектора 13 соединены с генератором высокочастотных колебаний 4,а выход детектора 13 подключен ко второму входу пересчетного устройства .8. Устройство работает следующим образом. Высокочастотный сигнал от генератора 4 (фиг. 26) поступает на счетчик 5, управляющий выборкой адреса программируемого запоминающего устройства б, причем .предпоследний триггер счетчика 5 изменяет свое состояние тогда, когда число на выходе запоминающего, устройства 6 соответствует полупериоду сигнала возбуждения. С запоминающего устройства 6 число, соответствующее уровню амплитуды возбуждающего сигнала, посту- ; пает через преобразователь код - аиалог 7, где формируется аналоговый возбуждающий сигнал (фиг. 2 , кривая 14), на электромагнитную систему возбуждения 3. Таким образом, напряжение в образце 2 формируется кусочно-линейным приближением к сииу соидальной форме с равномерным временным интервалом (фиг.2а) кри-« вая 14). .Сигнал от высокочастотного генератора 4 поступает на мостовой фотоэлектрический датчик 10, состоящий из фотодиодов и источника света 9. При изменении освещенности, связанной с деформацией образца 2, мост 1.0 выполняет фазовую модуляцию высокочастотного сигнала, чемобеспечивается минимальная погрешность фиксации момента перехода через ну-. левой уровень деформации образца, не более одного периода высокочас- ; тотного сигнала (фиг. 2«, в). фазовой модулированный сигнал усиливает ся дифференциальным усилителем 11,

фильтруется с помощью фильтра 12 и поступает на фазовый детектор 13, который преобразует этот сигнал в последовательность импульсов (фиг2г) Детектированный высокочастотный сигнал в виде последовательности импульсов соответствует полуперирду сигнала деформации (фиг. 2oi, кривая 15). Сигнал с фазового детектора поступает на пересчетное устройство 8, которое получает разрешение на счет с предпоследнего триггера старшего разряда злектронного счетчика 5 программируемого запоминающего

устройства 6, причем состоянию ноль соответствует разрешение счета (фиг. 2с, кривая 16). Таким образом, пересчетное устройство 8 подсчитывает число импульсов, ооот- ветствующее времени задержки перехода через ноль сигналов напряжения и .деформации (фиг.2е).

Исследование данного устройства показывает, что по сравнению с прототипом точность измерения повышается в 6 раз (точность составляет около 0,5% против 3% у прототипа).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ В ДИАПАЗОНЕ ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ, включающее обратный -крутильный маятник, фотоэлектрический датчик, электромагнитную систему возбуждения, дифференциальный усилитель, пересчетное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором высокочастотных колебаний, электронным счетчиком, постоянным программируемым эапоминакяцим устройством, преобразователем код-аналог, включен ными на электромагнитной системы вoзбsnкдeния, полосовым фильтром, фазовым детектором, включенными между выходом дифференциального усис « лителя и входом пересчетного устройства, причем фотоэлектрический датсл чик и фазовый Детектор дополнительно -соеди нены с генератором высокочастотньж колебаний, а электронный счетчик - с одним из входов перес-. четного устройства.

fino