Устройство для определения вязкоупругих характеристик материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение относится к устройствам для определения механических характеристик материалов, в частности внутреннего трения, и может быть использовано для оценки структуры и свойств материалов в различных физических состояниях в авиационной, химической, радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности и надежности за счет устранения ложных срабатываний устройства.

На фиг.1 схематически изображено устройство для определения вязкоупру- гих характеристик материалов; на фиг.2 - эпюры сигналов: а - преобразованный из механических колебаний образца экспоненциально затухающий электрический токовый сигнал на входе компараторов; б - импульсы с компаратора верхнего уровня; в - импульсы с компаратора нижнего уровня; г - импульсы с выхода одновибратора; д - импульсы с выхода формирователя; е - импульсы на выходе RS-триггера; ж N&. 1

00 О

со

Јь

форма импульсов на выходе схемы совпадения .

Устройство для определения вязко- упругих характеристик материалов со- держит обратный крутильный маятник 1 с исследуемым образцом 2, электромагнитную систему 3 возбуждения колебаний, фотопреобразователь крутильных колебаний в электрические, состоя- щий из источника 4 света, светонепроницаемой шторки 5, закрепленной на одном из плеч крутильного маятника 1 фотоприемника 6, электронный блок, включающий усилитель 7 с детектором, через резисторы 8 и 9 связанный с источниками тока верхнего 10 и нижнего 11 уровней, которые подключены к входам компаратора верхнего 12 и нижнего 13 уровней при заземленных вто- рых входах. Выход компаратора 12 верхнего уровня соединен с R-входом триггера 14, а выход компаратора 13 нижнего уровня через формирователь 15 соединен с S-входом триггера 14, а через одновибратор 16 - с вторым входом схемы 17 совпадений, а первый вход схемы совпадения соединен с выходом триггера 14„

Устройство работает следующим об- разом.

После снятия начального крутящего момента, сообщаемого крутильному маятнику 1 электромагнитами 3, измеряемый образец совершает свободноза- тухающие колебания. Преобразование механических колебаний в электрические происходит с помощью фотопреобразователя, после чего сигнал посту5- пает на усилитель 7 с детектором, где происходит усиление и детектирование сигнала.

Экспоненциально затухающий детектированный и преобразованный в ток резисторами 8 и 9 сигнал поступает на входы компараторов верхнего 12 и нижнего 13 уровней при заземленных вторых входах, где происходит сравнение входного тока с значениями верхнего и нижнего прогов источников 10 и 11 тока. Применение компараторо в режиме сравнения токов, которое происходит при нулевых потенциалах входов, позволяет устранить погрешность регистрации, возникающую от с синфазной составляющей входного сигнала и опорного напряжения в случае компаратора напряжения. Отношение токов дискриминации задается равным

величине натурального логарифма, т.е.

- 2,71,

где 1В - верхний уровень дискриминации;

1Л - нижний уровень дискриминации.

В момент времени t, (фиг.2а), когда амплитуда тока входного сигнала достигнет значения величины порога нижнего уровня тока, срабатывает компаратор нижнего уровня и от переднего фронта импульса (фиг.2в) формирователь импульсов формирует импульс короткой длительности (фиг.2д). Этот импульс устанавливает на выходе RS- триггера верхний уровень (фиг.2е). В момент времени t амплитуда тока входного сигнала достигает значения величины порога верхнего уровня тока, срабатывает компаратор 12 верхнего уровня и своим сигналом нижнего уровня (фиг.26) устанавливает на выходе RS-триггера нижний уровень.

Затем в моменты времени ty и t. компараторы уровней тока устанавливаются в исходное состояние, В момен времени t4 от заднего фронта импульса на выходе компаратора нижнего уровня (фиг.2в) запускается одновибратор 16, который формирует импульс, поступающий на вход схемы 17 совпадения (фиг.2г). Одновибратор позволяет устранить ложные срабатывания компаратора нижнего уровня, когда возникает ситуация, при которой амплитуда тока входного сигнала достигает порога нижнего уровня тока.

Импульс с выхода одновибратора 16 (фиг.2г) поступает на вход схемы совпадений, но на выход устройства не по поступает, так как он блокирован нижним уровнем RS-триггера. В моменты времени tr, t6, t7, t8 цикл работы повторяется„ После этого в момент времени ta короткий импульс с выхода формирователя (фиг.2д) 15 устанавливает на выходе RS-триггера 14 верхний уровень, а так как амплитуда тока входного сигнала не достигла порога верхнего уровня тока, то сброс RS-триггера в нулевое состояние не происходит (фиг.2е) и импульс с выхода одновибратора 16 поступает на выход устройства (фиг.2ж). Далее процесс повторяется до тех пор, пока

амплитуда тока входного сигнала не станет меньше порога нижнего уровня. Выходные импульсы регистрируются.

Расчет значений логарифмического декремента производится по извест- ным формулам с учетом детектирования сигнала и выбранных порогов дискриминации, т.е. . 2

А Т

где N - число импульсов на выходе устройства.

Основным преимуществом описываемого устройства является повышение точности и надежности регистрации измерений, что значительно повышает качество исследований.

Изобретение относится к устройствам для определения механических характеристик материалов, в частности внутреннего трения, и может быть использовано для оценки структуры и свойств материалов в различных физических состояниях в авиационной, химической, радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности и надежности за счет устранения ложных срабатываний устройства. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство дополнительно введены источники тока верхнего и нижнего уровней, входные резисторы и одновибратор, причем оба резистора подключены к выходу детектора и к выходам источников тока верхнего и к выходам источников тока верхнего и нижнего уровней, которые подключены к входам компараторов соответственно, а два других входа компараторов, заземлены, при этом выход компаратора верхнего уровня соединен с Р-входом триггера, выход компаратора нижнего уровня через формирователь импульсов с -входом триггера и через одновибратор - с вторым входом схемы совпадений, а первый вход схемы совпадения соединен с выходом Р-триггера. 2 ил.

3d Зн а

б В г

д е ж

Cpt/z.f