Устройство для определения физико-механических свойств материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

тики материала исследуемого образца 16. Теплопроводящая цилиндрическая камера 6 с электроизоляционной жидкостью 8 и окружающая ее камера 7 с

Изобретение относится к измерению физико-механических свойств материалов и может быть использовано при определении упругих характеристик и диэлектрической проницаемости мате- риалов при высокой температуре.

Цель изобретения - расширение-функциональных возможностей за счет обеспечения возможности одновременного измерения как упругих, так и электрофизических характеристик исследуемого материала.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий йид; на фиг. 2 - камеры с охлаждающим агентом и электроизоляционной жидкостью звукопровода.

Устройство для определения физико- - механических свойств материалов со- держит термонагружатель 1, блок 2 измерен1-ш акустических характеристик, электрически связанные с ним излучающий 3 и приемный 4 льезопреобразовате ли и электропроводные звукопроводы 5, акустически связанные с пьезопре- образователями 3 и 4 и проходящие внутрь термонагружателя 1. Устройство также содержит установленные на звуко проводак 5 мелдоу пьезопреобразовате- лем 3 или 4 и термонагружателем 1 цилиндрические теплопроводные камеры 6 и окружающие их охлаждающие камеры 7 . Камеру 6 заполняет электроизоляционная ж1щкость 8,например вакуумное масло ВМ-1, а камеру 7 - охлаждающий агент 9, например вода. Кроме того, устрой- ство содержит блок 10 измерения диэлектрических характеристик, электрически связанный с помощью вакуумных вводов 11 со.звукопроводами 5, фторопластовые прокладки 12, установленные между стенками камеры 6 и звукопрово- дом 5, и снльфоны 13, соединяющие камеры 6 и 7 с термонагружателем 1. Блок 2 измерения акус.тических харакохлаждающим агентом 9 теплоизолируют пьезопреобразователи 3 и 4 от образца 16, нагреваемого в термонагружа- теле 1, 2 ил.

5

Ш

15

- 20 -25 - 35 45

теристик выполнен, например, в виде генератора 14, подсоединенного к излучающему пьезопреобразователю 3, и регистратора 15, подсоединенного к приемному пьезопреобразователю 4. Позицией 16 на фиг.1 обозначен образец исследуемого материала, располагающийся в ходе измерения между звукопроводами 5 в термонагружателе 1.

Устройство для определения физико- механических свойств материалов работает следующим образом.

Образец 16 в виде диска с вакуум- но-нанесенными.(из хрома, никеля, графита) измерительными и охранными электродами (на фигурах не показаны) располагают между звукопроводами 5 внутри термонагружателя 1, задающего температурный режим измерений. Игольчатые опоры нижнего и конический конец верхнего, электропроводньк звуко- проводов 5 обеспечивают надежный электрический и акустический контакт с образцом 16. Генератор 14, например ГЗ-7А, возбуждает колебания верхнего излучающего пьезопреобразователя 3. Акустические колебания через звуко- провод 5 преобразователя 3, образец 16 и звукопровод 5 преобразователя 4 возбуждают последний. Электрический сигнал с выхода нижнего приемного пьезопреобразователя 4 поступает в регистратор 15 блока 2 измерения акустических характеристик, например осциллограф CI-70. При помощи регистратора 15 фиксируется совпадение (Частоты генератора 14 с одной из собственных механических частот образца 16 и определяется нормальной модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент внутреннего трения исследуемого материала. При помощи блока 10 измерения диэлектрических характеристик, например моста Е 8-4, подключенного через вакуумные вводы 11 к звукопроводам 5, измеряют емкость и тангенс, потерь образца 16, что позволяет расчетным путем найти диэлектрическую проницаемость и тангенс диэлектрических потерь исследуемого материала. Теплоизоляция преобразователей 3 и 4 от образца 16 осуществляется в ходе измерений за счет заполнения дополнительной цилиндрической камеры 6, например, из нержавеющей стали 20X18Н9Т на 3/4 объема электроизоляционной жидкостью 8, обладающей высоким электросопротивлением, малой упругостью паров и большой вязкостью необходимой для демпфирования изгиб- ных колебаний звукопроводов 5, и заполнения основной камеры 7 проточным охлаждающим агентом 9. Охлаждение звукопроводов 5 производится как за счет теплопроводности, так и за счет испарения жидкости 8 и конденсации ее паров на стенках охлаждаемой проточной водой 9 камеры 6. Применение камер 6 и-7, установленных через си- льфоны 13 на термонагружателе 1, по- вьшает безопасность измерений в области высоких температур. Подсоединение звукопроводов 5 к блоку 10 измерения диэлектрических характеристик внутри термонагрз жателя 1 через вводь 11 исключает влияние электроемкости камер 6 и 7 на результаты. измерений электроемкости образца 16, что повышает точность измерений, особенно, когда измеряемая величина мала. Однако при емкости образца 16, большей 100 ПФ, разница в значениях (Электроемкости при расположении контактов внутри термонагружателя 1 и вне его пределов не превышает погрешности используемого блока 10.

Нанесение электродов на образец, как показали эксперименты, не создае дополнительной погрешности в определении упругих характеристик, а предварительное определение собственной- электрической емкости устройства и ее зависимости от температуры позвО ляет свести к минимуму погрешность

определения диэлектрических характеристик материала. В зависимости от исследуемого материала и температур- I Horo интервала изменения упругих и

диэлектрических характеристик измерения проводятся или в вакууме или в инертной среде. Возможность одновременного определения упругих и диэлек- трических характеристик материалов

позволяет повысить производительность труда исследователей, уменьшить количество исследуемых образцов, понизить расход энергии, воды и т.д. Определе- , ние температурной зависимости упругих

и диэлектрических характеристик материалов при одном и том же температурном режиме испытаний особенно важно при исследовании материалов с резкими, изменениями свойств в определенной

температурной области, например при фазовых переходах.

5

0

5

0

5

Формула изобретения

f

Устройство для определения физико- механических свойств материалов, содержащее термонагружатель, блок измерения акустических характеристик, электрически связанные с ним излучающий и приемный пьезопреобразователи, звукопроводы, акустически связанные с пьезопреобразователями и проходящие внутрь термонагружателя, и установленные на звукопроводах между пьезопре- образователем и термонагружателем камеры с охлаждающим агентом, отличающее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено блоком изменения диэлектрических характеристик и Дополнительными теплопроводными цилиндрическими камерами с электроизоляционной жидкостью, каждая из которых установлена между основной камерой и звукопроводом, .а звукопроводы выполнены из электропроводного материала и электрически связаны с блоком измерения диэлектрических характеристик.

Редактор О.Бугир

Составитель В.Гондаревский.

Техред И.ПоповичКорректор С .Шекмар

Заказ 7801/42Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф1/е.2

Изобретение относится к измерениям физико-механических свойств материалов при высоких температурах, Целью изобретения является расшипе- ние функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного измерения как упругих, так и электрофизи: чёских характеристик исследуемого материала благодаря соединению блока 10 измерений диэлектрических характеристик с электропроводными звукопро- водами 5. С помощью пьезопреобразо- вателей 3 и 4 и блока 2 измерения акустических характеристик определяют упругие, а с помощью блока 10 измерений диэлектрических характери г.тик - электрофизические характерисQ (Л с чЭ 00 СХ) ел 00