Устройство для измерения разрушающего усилия Советский патент 1983 года по МПК G01N3/00 G01N3/06 

У

(iJvt.f Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устрой ствам для измерения разрушающего . усилия, и может быть использовано при механических испытаниях .материалов . , Известно устройство для измерения разрушающей нагрузки при. испыТании образцов материалов, включающее последовательно соединенные датчики .нагрузки, усилитель, измерительный и регистрирующий, .блоки Нв1гболее близким по технической сущности .и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения разрушающего усилия, содержащее средства крепления и на гружения образца, .последовательно соединенные пьезоэлектрический да.т чик нагружающих усилий,.усилитель и регистратор 2.. Недостатком устройств является малый диапазон измеряемых нагру.жающих усилий, обусловленный тем, что линейный участок зависш/юсти электрического напряжения от нагружающего«усилия невелик и, как следствие этого, мала точность измерения при больших значениях нагружающих усилий. . Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых нагружающих усилий. . Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения разрушающего.усилия, содержащее сред.ства крепления и нагружения образц последовательно, соединенные пьез.оэлектрический датчик нагружающих усилий, усилитель и регистратор, снабжено управляемой электрической емкостью, выполненной в виде анало гового усилителя, вход ко.торого со динен с выходом пьезоэлектрическог датчика, а выход - с входом усилит ля, и переменного конденсатора, включенного в цепь отрицательной обратной связи аналогового усилите ля,- а ротор переменного конденсатор кинематически связан со средством нагру;жения образца. На фиг.1 изображена функциональ ная схема у.стройства; на фиг,2 схема механической части устройств Устройство содержит механическу часть 1, включающуюсредство нагру жения образца, выполненное в виде рычага 2 с установленной на одномплече с возможностью перемещения кареткой 3, связанной тросом 4 с двигателем 5 ,. и системы грузов 6, установленных на каретке 3, а такж средство крепления образца, выполненное в виде контактного шарика 7 установленного на другом плече рыч га 2, и опоры 8. С последней связа пьезоэлектрический датчик 9 нагружающих усилий. С датчиком 9 последовательно соединены управляляемая электрическая емкость 10, усилитель 11 и регистратор 12. Управляемая электрическая емкость 10 выполнена в виде аналогового усилителя 13, вход которого, соединен с выходом датчика 9, а выход.- с входом усилителя 11, и переменного конденсатора 14. Последний включен в цепь отрицательной обратной связи аналогового усилителя 13. Ротор 15 переменного конденсатора 14 связан с тросом ,4. Устройство.работает следующим об.разом. , Образец 16 устанавливают на опоре 8. Двигатель 5 приводит в движение трос 4 и связанную с н.им каретку 3 с груром 6. При этом контактный шарик 7,.расположенный на противоположном конце рычага 2, нагру- . жает образец 16. Прикладываемая при помощи рьячага 2 нагрузка передается образцом 16 через опору 8 на пьезоэлектрический датчик 9. Нагружающее усилие, преобразованное датчиком 9 в электрическое напряжение , пропорционально нагружающему усилию, поступает на вход управляемой электрической емкости 10, а с выхода последней поступает на вход усилителя 11, который повышает напряжение сигнала до величины, необходимой для работы регистратора 12. При перемещении каретки 3 по рычагу 2 ротор 15, связанный с тросом 4, Начинает вращаться, что приводит к изменению емкости CQ перемённого конденсатора 14 пропорционально изменению нагружающего усилия. Поскольку переменный конденсатор 14 включен в цепь обратной связи аналогового усилителя 13, эквивалентная выходная емкость СЕ,У управляемой электрической емкости 10, подключенной к датчику 9у равна где k - коэффициент усиления аналогового усилителя 13. Если бы эквивалентная входная емкость Cg,n оставалась постоянной, то в процессе нагружения зависимость выходного напряжения датчика 9 от нагружающего усилия отклонилась от линейной зависимости. Однако эквивалентная входная емкость С|3хсинхронно увеличивается в процессе нагружения, причем закон ее изменения зависит от типа переменного конденсатора 14 и выбирается линейно зависящим от угла поворота ротора 15, т.е. таким образом, чтобы компенсировать нелинейность зависимости выходного напряжения от нагружающего усилия. Регистратор 12 записьшает весь процесс нагружения и разрушения образца 16.

Введение управляемой электрической емкости, включающей переменный конденсатор, ротор которого кинематически связан со средством нагружения образца, позволяет расширить диапазон измерения нагружающих усилий за счет изменения емкости конденсатора синхронизированно с изменением нагружающего усилия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗРУШАЮЩЕГО УСИЛИЯ, содержащее средства крепления и нагружения образца, последовательно соединенные пьезоэлектрический датчик нагружающих усилий, усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых нагружающих усилий, оно снабжено управляемой электрической емкостью, выполненной в виде аналогового усилителя, вход которого соединен с выходом пьезоэлектрического датчика, а выход - с входом усилителя, и переменного конденсатора, включенного в цепь отрицательной обратной связи аналогового усялителя, а ротор переменного конденсатора кинематически связан со средством нагружения образца.