Устройство для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон Советский патент 1983 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к устройсвам для определения вяэкоупругих характеристик стеклянных волокон и может быть использовано для научных исследований структуры этих волокон.

Известен записывающий торсионный маятник, состоящий из колебательной системы, куда составной частью входит исследуемый образец эластомера или другой массивный образец и система съема информации Период колебаний колебательной системы определяется массой инерционного диска, закрепленного на колебательной системе l .

Однако недостаточная точность измерения вследствие наличия начального трения в механических узлах преобразования угла закручивания исследуемого образца в электрический сигнал не позволяет исследовать на этом маятнике стеклянные волокна, толщина которых составляет 25 - 100 мк.

Известно также устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, включающий для установки образца нижний и верхний зажимы и жестко соединенное с последним инерционное тело, магнитную подвеску, состоящую из электромагнита и регулятора тока системы компенсацией и продольных усилий, содержащий элемент сравнения и, подключенный к нему задатчик напряжения и датчик обратной связи, и средства возбуждения и регистрадии колебаний, Нижни ; зажим установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен ис-полнительным механизмом этого перемещения 2 .

Недостатком устройства является низкая точность измерения внутреннего трения и модуля сдвига стеклянных волокон, вызванная наличием жестк закрепленного инерционного груза, который загрубляет всю колебательную систему. Кроме того, на точност измерения влияет невозможность углового перемещения систем возбуждения и регистрации колебаний стеклянного образца,.который скручивается в ходе эксперимента при изменении температуры в результате отжига на угол 360° . -Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения вяэкоупругих характеристик стеклянных волокон, содержащее колебательную систему, неподвижный и подвижный зажимы для крепления исследуемого образца, систему возбуждения и. регистрации колебаний 3j .

Недостатком устройства является пониженная точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон. 5 Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон, содержащем колебательную систему, неподвижный и 10 подвижный зажимы для крепления

исследуемого образца, систему возбуждения и регистрации колебаний, подвижный зажим выполнен в виде трехкоординатной крестовины, на одном 5 плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего фотопреобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к первому , сердечники тяговых электро0 магнитов системы возбуждения крутильных колебаний, причем регистрирующий фотопреобразователь и тяговые электромагниты системы возбуждения крутильных колебаний уста5 новлены на одном подвижном диске. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из основания 1, на котором закреплена центрирующая опора 2, подвижного диска 3, на котором размещены фотопреобразователь 4 системы регистрации колебаний в тяговые электромаг.ниты 5 системы возбуждения крутильных колебаний, неподвижного 5 зажима 6,исследуемого волокна 7,

подвижного трехкоординатного крестообразного зажима 8, на одном плече которого расположена оптическая шторка 9 регистрирующего фотопреобразо0 вателя с УЕ)авновешивающим противове. сом 10, а на другом плече расположены сердечники 11 тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний. Подвижный диск при- 5 водится в движение электродвигателем 12 со шкивом на валу 13. Сигнал с выхода фотопреобразователя подается на устройство 14 его обработки и на блок 15 автоматической П подстройки нулевого уровня фотопреобразователя.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на тяговые

5 электромагниты 5 подвижный трехкоординатный крестообразный зажим 8 поворачивается на некоторый угол. При этом оптическая шторка 9 регистрирующего фотопреобразователя 4, вхо0 дя в зазор этого преобразователя, меняет степень засветки фотопреобразователя, вьщавая тем самым информацию о вязкоупругих характеристиках исследуемого образца 7 на уст5 ройствр 14 обработки. При снятии напряжения с тяговых электромагнитов под:,Блжный трехкоординатный крестообразный зажим 8 начинает совершать сво бодно затухакхцие крутильные колебани степень затухания которых зависит от вязкоупругих характеристик исследуемого стеклянного волокна.Трехкоординатный крестообразный зажим выполняется из проволок и, поэтому его весом можно пренебречь и, поэтому частота свободно затухающих колебаний является собственной частотой исследуемого стеклянного волокна 7.

Начальная степень вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 определяет нулевой уровень этого фотопреобразователя относительно которого и происходит колебание подвижного зажима 8. В процессе температурного

эксперимента стеклянное волокно в результате отжига внутренних напряжений скручивается в ту или

другую сторону, поворачивая тем самым подвижный зажим 8, а следовательно и меняя степень вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 и изменяя., тем самым нулевой уровень и ннося существенную погрешность в измерени вязкоупругих характеристик исследуемых стеклянных волокон, Чтобь избежать этого, начальная степень . вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобразователя 4 задается в блоке 15 автоматической подстройки нулевого уровня. При изменении степени вхождения оптической шторки 9 в зазор фотопреобраэователя 4 в невозбужденном состоянии колебательной системы, блоке 15 автоматической подстройки нулевого уровня вырабатывается сигнал рассогласования, который подается на двигатель 12, приводя его в движение. и, поворачивая посредством шкива 13 подвижный диск 3, возвращая тем самым положение оптической шторки 9 в зазоре фотопреобразователя 4 к нулевому положению. При этом в фотопреобразователь 4 и тяговые электромагниты 5, расположенные на этом диске, повернутся на один угол вместе с диском, таким образом и угол закручивания исследуемого стеклйнного образца относительно нуле- , вого уровня и сам нулевой уровень подстраиваются автоматически. Следовательно выполнение нижнего подвижного зажима в виде трехкоопдинатной крестовины, на одном плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего фотопреобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к первому, сердечники тяговых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний и установление регистрирующего фотопреобразователя и тя-говых электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний на одном подвижном диске выгодно отличает устройство для определения вязкоупругих характеристик стеклянных волокон от. известного.

При изменении температуры в ходе эксперимента происходит закручивание и.сследуемого стеклянного волокна, что приводит к уходу нулевой линии (3° - угол начального вхождения оптической в зазор фотопреобразователя, oio) и возникновению погрешности измерений (см. таблицу).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕН ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛЯ НЫХ ВОЛОКОН, содержащее колебател ную систему, неподвижный и подвижный зажимы .для крепления исследуемого образца, систему возбуждения и регистрации колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, подвижный зажим выполнен в виде трехкоординатной крестовины, на одном плече которой расположена оптическая шторка регистрирующего фотопреобразователя, а на другом, жестко закрепленном по отношению к перво- му, сердечники тяговчх электромагнитов системы возбуждения крутильных колебаний, причем регистрирующий фотопреобразователь и тяговые электромагниты системы возбуждения крутильных колебаний установлены на подвижном диске.