Преобразователь крутильных колебаний преимущественно для нитеподобных образцов Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 B06B1/06 

I146

Изобретение относится к акустическим методам измерения физико-механических свойств материалов и может быть использовано при контроле физико-механических свойств образцовJ в частности образцов нитеподоб.ных , териалов (полимерных волокон, нитей), в тон числе и некруглой ..формы.

Цель изобретения ,- расширение области применения аа Счет обеснече- нид работы с образцами некруглой

форМ

На чертеже схематично представлен :преобразователь крутильных колебаний преимущественно для нитеподобных образцов.

Преобразователь крутильных-коле-. баний преимущественно для нитеподобных образцов содержит корпус 1, ус:з тановленные в корпусе 1 две пары идентичных пьезоэлементов 2 и 3, 4 и 5 и электрически связанные с пьезоэлементами 2-5 токоподводы 6. Преобразователь также содержит установленные между корпусом 1 и. пьезоэлементами 2-5 упругие элементы 7. Кроме того, преобразователь содержит выполненную в виде цилиндрической трубы оправку 8 Оправка 8 зажата Между рабочими поверхностями всех ; пьезоэлементов 2-5.. Акустические оси.пар пьезоэлементов 2 и 3, 4 и 5 параллельны и расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси оправки В. Упругие элементы 7 обеспечивают возможность перемещения пьезоэлементов 2-5 относительно корпуса t по направлению к оправке В Б ходе работы в оправке 8.жестко закрепляется образец-9, налример, с помощью клея to.. Кроме того, акустические оси пары пьезоэлементов 2 и 3 перпендикулярны акустическим осям пары пьезоэлементов 4 и 5.

Преобразователь работает следующим образом.

Участок образца 9, например полимерной, нити, вводится в оправку 8 и иестко в ней закрепляется, например, с помощью клея 10 так, что ось образца 9 параллельна оси оправки 8. При работе в режиме возбужден на пьеаоэлементы 2-5 через соответствующие токоподводы 6 подаются синфазные переменные напряжения. По их воздействием пьезоэлементы 2-5 соверпают продольные колебания, в результате которых в зоне контакта

0

20

5

30

35

40

45

50

55

с оправкой В формируются силы, возбуждающие в последней крутильные колебания. Так как ось образца 9 проходящая через его центр масс, находящийся, надример, в точке Д, в общем случае не совпадает с осью оправки 8, проходящей через точку О, в образце 9 возбуждаются сложные колебания (крутильные и йзгибные) .

Для возбуждения в образце 9 чисто крутильных колебаний-необходимо, чтобы крутильные колебания оправки в плоскости чертежа совершались не вокруг точки О, а вокруг точки Д. С помощью осциллографа наблюдают электрический сигнал, .соответствукщий крутильной моде колебаний. Подбором необходимого С9отношения амплитуд напряжений, питающих пьезоэлементы |2 и 3, добиваются максимальной вели-, чины наблюдаемого сигнала. Затем подбором необходимого соотношения ампли- ;туд напряжений, питающих пьезоэлементы 4 и 5, вновь добиваются максимальной величины наблюдаемого сигнала. Амплитуды напряжений Aj, А, А, и А 5, питающих соответственно пьезоэлементы 2, 3, 4 и 5, Удовлетворяют при этом условиям

Аг АД А Щг

А; Д Б AJ ДгГ

где АД, - расстояние между точкой контакта пьезоэлемента 2 с оправкой В и проекцией точки Д на линию, соединяющую точки контакта пьезоэлементов 2 и 3; Д.,Б - расстояние между точкой контакта, пьезоэлемента 3 с оправкой 8 и проекцией точки Д на линию, соеди- някщую точки контакта пье э зоэлементов 2 и 3; ВД2 - расстояние между точкой

контакта пьезоэлемента 4 , с оправкой 8 и проек-цией точки Д на линию, соеди- някщую точки контакта пьезоэлементов 4 и 5; - расстояние. между точкой контакта пьезоэлемента 5 с оправкой В и проекцией точки Д на линию, соединяющую точки контакта пьезоэлементов 4 и 5.

Образец 9 в этом случае совершает чисто крутильные колебания вокруг

своей оси, а оправка 8 совершает сложные колебания. Поступательные колебания оправки 8 в плоскости акустических осей пьезоэлементов обеспе- чиваются упругими элементами 7. При работе преобразователя в режиме приема крутильных колебаний образца 9 они передаются пьезоэлементами 2-5 . и преобразуются ими в электрический сигнал.. Перпендикулярное расположение осей пар пьезоэлементов 2 и 3, 4 и 5 обеспечивает оптимальный режим работы преобразователя..

Преобразователь крутильных коле- банки позволяет возбуждать и принимать крутильные колебания в полимерных нитях некруглой формы.и исследовать параметры этих колебаний, в результате чего появляется возможность оценить физико-химические свойства этой нити, например динамический модуль сдвига. Формула изобретения

1. Преобразователь крутильных колебаний преимущественно для нитепо- добных образцов, содержащий корпус, два идентичных пьезоэлемента продольных колебаний, установленных в кор- пусе так, что их акустические оси параллельны, электрически связанные с пьезоэлементами токоподводы и упругие элементы, установленные между

корпусом и пьезоэлементами и обеспечивающие возможность перемещения пьезоэлементов в плоскости их акустических осей, отличающий ся тем, что, о целью расширения области применения за счет обеспечения работы с образцами некруглой формы, он снабжен двумя дополнительными идентичны- ми пьезоэлементами продольных коле- баний, электрически связанными с до- полнительными пьезоэлементами допол- нительными токоподводами, дополнительными упругими элементами, установленными между корпусом и дополни- телыйпчи пьезоэлементами, и установленной между пьезоэлементами оправкой, вьтолненной в виде цилиндрической трубы и предназначенной для жесткого закрепления в ней образца, дополнительные пьезоэлементы установлены в корпусе с возможностью перемещения в плоскости их акустических осей так, что их акустические оси параллельны и лежат в одной плоскости с акустическими осями основных пьезоэлементов перпендикулярной оси оправки. . .

2. Преобразователь по п.1, от - личающийся тем, что дополнительные пьезоэлементы установлены в корпусе так, что их акустические оси перпендикулярны акустическим осям основных пьезоэлементов.

Изобретение относится к акустическим методам измерения физико-механических свойств материалов. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения, работы с образцами некруглой формы благодаря снабжению преобразователя дополнительной парой пьезоэлементов и оправкой. Участок нитеподобного образца 9 жестко закрепляется в полости оправки 8, вьтолненной в виде . цилиндрической трубы. Вокруг оправки, прижимаясь к ней рабочими поверхностями, расположены две пары идентичных пьезоэлементов 2 и 3, 4 и 5. Акустические оси каждой пары параллельны и расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси оправки 8. В режиме возбуждения на пьезо- элементы через электрически связанные с ними.соответствующие токопод- воды 6 подаются синфазные переменные напряжения В результате образец 9 совершает крутильные колебания вокруг центра масс, а оправка 8 - сложные .колебания, которым .пьезоэлементы 2,3, 4 и 5 не препятствуют благодаря наличию между ними и корпусом 1 упругих элементов 7, позволяющих ин перемещаться вдоль прямой, перпендикулярной их .акустическим .осям и оси оправки 8, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. f j -, Ю с е а ; со 00