Устройство для определения твердости материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N3/48 

1

Изобретение относится к исследованиям механических свойств материалов, в частности к определению твердости путем приложения одиночного ударного усилия.

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений.

На фиг01 представлены графики изменения временных характеристик ударного ускорения и его производных; на фиг о 2 - блок-схема предлагаемого устройства,,

Устройство содержит направляющую трубку 1 , боек 2 с индентором 3, пье- зоакселерометр 4, закрепленный на бойке 2, соединенные последовательно согласующий усилитель 5, вход которого соединен с пьезоакселеромет- ром 4, фильтр 6 нижних частот, первый 7 и второй 8 дифференциаторы, пиковый детектор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, дешифратор 11 и цифровой индикатор 12 и компаратор 13, вход которого соединен с выходом второго дифференциатора 8, а выход - с управляющим входом аналрго- цифрового преобразователя 10.

Устройство работает следующим образом.

При соударении бойка 2 с изделием пьезоакселерометр 4 вырабатывает сигнал, пропорциональный ударному ускорению. В процессе соударения под действием внедряющегося бойка 2 материал испытывает сначала упругие,. а затем пластические деформации. Изменения механического напряженно-деформированного состояния материала в

зоне контакта вызывают изменения в характере силового взаимодействия бойка с материалом, которые приводят к изменениям формы фронтов ударного импульса ускорения a(t) (фиг„1,а). Изменение характера силового взаимодействия наиболее отчетливо проявляется на сигнале, пропорциональном второй производной от ударного ускорения, которая имеет два ярко выраженных экстремума на этапе внедрения бойка в материал. Величины обеих (экстремумов связаны линейной зави- симостью с твердостью материала

Н1) КПгт Ј «-П

где К гч - коэффициент пропорциональности.

Для реализации описанной оценки твердости по параметрам импульса a(t) сигнал от пьезоакселерометра 4, пройдя через согласующий усилитель 5 и фильтр 6 нижних частот (фиг.1,а), в первом дифференциаторе 7 преобразуется в сигнал, пропорциональный резкости движения бойка при соударении (фиг.2,б). Второй диференциатор 8 вырабатывает сигнал, пропорциональный второй производной от ударного ускорения (фиг.2,в). Экстремальное значение этого сигнала связанное линейной зависимостью с твердостью материала, выделяется пиковым детектором 9 и подается на оди из входов аналого-цифрового преобразователя 10, на управляющий вход которого поступает импульс напряжения от компаратора 13 в тот момент, когда напряжение сигнала второй произ483328«

водной от ускорения на входе компаратора 13 превысит установленное пороговое значение (фиг.2,г). Аналого- цифровой преобразователь 10 преобразует сигнал с пикового детектора 9 в цифровой код, который, пройдя через дешифратор 11, индицируется на цифровом индикаторе 12 в единицах твердости материала.

10

Формула изобретения

Устройство для определения твер- Дости материалов, содержащее направляющую трубку, боек с индентором, пьезоакселерометр,. закрепленный на бойке, соединенные последовательно

согласующий усилитель, вход которого соединен с пье зоакселерометром,фильтр

нижних частот и первый дифференциатор, второй дифференциатор, пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь, сигнальный вход которого

соединен с выхбдом пикового детектора, компаратор и цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, оно

снабжено дешифратором, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход - с входом цифрового индикатора, вход второго дифференциатора соединен с выходом

первого дифференциатора, а выход - с входами пикового детектора и компаратора, выход которого соединен с. управляющим входом аналого-цифрового преобразователя.

а

Am

f

5

фиг.1

Фш.г

Изобретение относится к исследованиям механических свойств материалов, в частности к определению твердости путем приложения одиночного ударного усилия. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений за счет оценки твердости по экстремальному значению второй производной ударного ускорения бойка. Реализация такой оценки осуществляется устройством, содержащим в измерительном тракте два последовательно соединенных дифференциатора. 2 ил.