Динамический измеритель твердости Советский патент 1983 года по МПК G01N3/48 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для измерения твердости материалов.

Известен прибор для определения твердости металлических изделий, содержащий наконемник, внедряемклй с помойЦгЮ подпружиненногоударника в исследуемый материал, и снабженнЕ стрелочным индикатором,для измерения глубины внедрения индентора Cl.

Недостатком данного прибора является низкая точность, связанная с изменением жесткости пружины, с ошибками определения глубины внедрения С5тр,елочньм индикатором и внешними факторами (температурой, влажностью и т.д.).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является динамический измеритель твердости, содержащий kopnyc, расположенный в нем боек, установленные на последнем индентор и вибродатчик, взаимодействj oiiHe с бойком упругий элемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом вибродатчнка, усилитель, пиковый детектор, управляемый аттенюатор усилитель постоянного тока и индикатор Q23.

Погрешности измерений известные, прибором связаны с изменениями скорости бойка, которая зависит от ориентации его в пространстве, а также от изменений параметров упругого элемента.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что динамический измеритель твердости, содержащий корпус, расположенный в нем боек, установленные на последнем ичдентор и вибродатчик взаимодействующие с бойком упругий элемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом вибродатчика, усилитель, пиковый детектор, управляемый аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор, снабжен последовательно соединенными взаимодействукадим с упругим элементом первым датчиком силы, грузом массой, равной сумме масс бойка, индентора и вибродатчика,.вторым датчиком силы и регулятором сжатия упругого элемента, закрепленным на корпусе, последовательно соединенными инвертирующим усилителем, вход которого соединен с выходом первого датчика силы, сумматором и элементом памяти выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора второй вход сумматора соединен с выходс 4 второго датчика силы, а второ вход элемента памяти - со стопором,

На чертеже представлена схема динамического измерителя твердости. Измеритель содержит механическую головку, состоящую из корпуса 1, в котором установлен боек 2, имекщий возможность перемещаться и соединенный с упругим элементом 3, другой конец которого соединен с последовательно соединенными первым датчиком 4 силы, грузом 5, вторьм датчиком 6 силы и регулятором 7 сжатия упругого элav1eнтa 3, присоединенньм к корпусу 1. На корпусе 1 также установлен стопор 8, а на бойке 2 индентор 9 и датчик 10-..ускорения, подключенный к последовательно соединенньфл аттенюатору 11, усилителю 12, пиковому детектору 13, электрически управляемому аттенюатору 14, усилителю 15 постоянного тока и индикатору 16. Датчик 4 силы соединен через инвертирующий усилитель 17 с сумматором 18, второй вход которого соединен со вторым датчиком б силы, а выход через элемент 19 памя;ти - с управляющим входом управляе1МОГО аттенюатора 14.

Динамический измеритель твердости работает следующим образом.

Боек 2 перемещают в верхнее положение так, чтобы он удерживался стопором 8. Упругий элемент 3 при этом сжат силой F-, и напряжение на выходе первого датчика 4 силы равно , где К - воэффициент преобразования датчика.

Второй датчик 6 силы сжат силой m(f С05 of- /

где KI - масса груза 5, равная суглмарной массе бойка 2, индентора 9 и датчика 10; об - угол между вертикалью, и продольной осью измерителя; - ускорение свободного падения Напря ениё на выходе второго датчика соответственно:

(F -m cOsoL )

Коэффициент передачи инвертирующего усилителя 17 выбирают равньм минус 2,при этом U.j а 4 -и, -f С«2г:-к{Р-1-т созс.;. Напряжение 0 поступает на элемент 19 памяти, на выходе которюго формируется квазипостоянное напряжение (Jet равное величине напряжения U в момент начала раэгона бойка 2 силой, равной Рц- -т coscst . Для. этого элемент 19 памяти выполняет выборку напряжения U в момент освобождения стопора 8 при сбрасывании бойка 2. Боек 2 разгоняется, и индентор 9 внедряется в исп ытуемый материал 20.

Так как сила , изменяется при изменении параметров упругого элемента 3, а член 1 1 сйзои зависит от ориентации приборй в пространстве, то

ДИНАМИЧЕЖИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТВЕРДОСТИ, содер -аций корпус, расположенный вннем боек, установлекн1:1е на последнем индентор и вибродатчик, взаимодействующие с бойком упругий элемент и стопор, последовательно соединенные аттенюатор, вход которого соединен с выходом вибродатчика, усилитель, пиковый детектор, управлявмьй аттенюатор, усилитель постоянного тока и индикатор о тличающий;с я тем, что, с целью повышения точ.ности, он снабжен последовательно соединеннньми взаимодействупцимлс упругим.элемеитом первым датчиком силы, грузом массой, равной cyfMe масс бойка, нндентора и вибродатчика, вторым датчиком силы и регулятором сжатия упругого элемента, закрепленньм на корпусе, последовательно соедин. инвертирухщим усилителем, вход которого соединен с выходом первого датчика силы, сумматором и.элементом памяти, выход которого соединен с управляющим входом управ-§ :ляемого аттенюатора, второй вход t сумматора соединен с выходе) второго)//) датчика силы, а вторюй вход элементаЛ :памяти - со стопором. а ff