Устройство для измерения скорости развития трещины Советский патент 1991 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к оптическим средствам измерения скорости движущихся объектов и может быть использовано при исследовании процессов роста тоещин в конструкционных материалах при их нагру- жении.

Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения ложных срабатываний при появлении локальных разрывов материала за пределами трещины,

Поставленная цель достигается выполнением блока определения скорости развития трещины в виде набора элементов И с формирователями импульсов на выходе, элемента задержки, соединенного с выходом первого формирователя, элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элемента задержки и выходами второго и последующих формирователей импульсов, счетчика с ключом на входе, один вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, и генератора временного интервала, выход которого соединен с другим входом ключа, а установочный вход соединен с выходом первого формирователя импульсов и с установочным входом счетчика, вследствие чего в счетчик пропускаются лишь те импульсы, которые получены при последовательном срабатывании один за другим фотоприемников в линейке.

На чертеже представлена схема устройства для измерения скорости развития трещины.

Устройство содержит источник 1 излучения, коллиматор 2, установленную против коллиматора 2 с зазором, предназначенным для размещения испытуемого образца материала, линейку фотоприемников 3, соединенные с последними пороговые элементы 4 по числу фотоприемников 3, набор элементов И 5 с двумя входами, число которых на единицу меньше числа фотоприемников 3 линейки, набор формирователей 6 импульсов по числу элементов И 5, каждый из которых своим входом соединен с выходом соответствующего элемента И 5, элемент 7 задержки, элемент ИЛИ 8, число входов которого равно числу элементов И 5, ключ 9, один вход которрго соединен с выходом элемента ИЛИ 8, счетчик 10, счетный вход которого соединен с выходом ключа 9, и генератор 11 временного интервала, выход которого соединен с другим входом ключа 9.

Первый вход первого элемента И 5 соединен с выходом первого порогового элемента 4, второй вход последнего элемента И 5 соединен с выходом последнего порогового элемента 4, второй вход всех других элементов И 5 соединен соответственно с первым входом следующего за ним элемента И 5, а точка их соединения соединена соответственно с выходом второго и последующих пороговых элементов 4, элемент 7 задержки соединен своим входом с выхо- дом первого формиро&ателя 6 импульсов, а выходом - с первым входом элемента ИЛИ 8, выходы последующих формирователей 6 импульсов соединены соответственно с вторым и последующим входами элемента ИЛИ 8, а установочный вход счетчика 10 и управляющий вход генератора 11 временного интервала соединены с выходом первого формирователя б импульсов.

Для удобства компоновки линейка фо- 5 топриемников 3 может быть удалена от коллиматора 2, а оптические сигналы на входе фотоприемников 3 могут быть переданы с помощью световодов.

В тех случаях, когда положение траекто- 0 рии трещины заранее не может быть предсказано, линейка фотоприемников 3 может быть заменена матрицей таких же фотоприемников, в этом случае сигналы со всех фо- толриемников 3 каждого столбца матрицы 5 объединяются после прохождения пороговых элементов 4 с помощью дополнительных элементов ИЛИ (на схеме световоды и дополнительные элементы ИЛИ не показаны), Выходы этих элементов ИЛИ подключа- 0 ют к последующим элементам вместо выходов пороговых элементов 4.

Устройство для измерения скорости развития трещины работает следующим образом.

5 Испытуемый образец с прорезью, инициирующей начало развития трещины, устанавливают в зазоре между коллиматором 2 и линейкой фотоприемников 3 (или входными торцами световодов, если они введены в 0 состав устройства). Включают источник 1 излучения, и первый фотоприемник 3 линейки, засвечиваемый от источника 1 через прорезь в образце, вырабатывает сигнал, после прохождения через первый пороговый эле- 5 мент 4 открывающий первый элемент И 5 для прохождения сигнала с второго фотоприемника, При появлении сигнала с второго фотоприемника 3 устанавливается в исходное состояние счетчик 10 и запускает- 0 ся на периодическое формирование временных интервалов генератор 11.

При дальнейшем развитии трещины в образце последовательно срабатывают третий и последующие фотоприемники 3. При 5 этом скачкообразно изменяется сигнал на выходе второго и последующих элементов И 5, соответствующие формирователи 6 импульсов формируют по переднему фронту этого сигнала короткие импульсы, которые через ключ 9 поступают на вход счетчика 10.

Так продолжается до тех пор, пока генератор 11 не закроет ключ 9 в момент окончания временного интервала. Записанное в счетчике 10 число импульсов, пропорциональное приращению длины трещины за этот интервал времени, т.е. пропорциональное скорости развития трещины, запоминается в регистраторе (не показан), с приходом очередного временного интервала, формируемого генератором 11, ключ 9 вновь открывается, и процесс измерения повторяется,

В случае появления локальных разрывов материала за пределами трещины возможно появление сигнала на выходе фотоприемника 3, отстоящего от конца тре- щины в данный момент времени на несколько шагов квантования длины трещины. Однако при этом отсутствие сигнала с предыдущего фотоприемника 3 приводит к тому, что этот сигнал не проходит через элемент И 5. Таким образом, исключаются ложные срабатывания устройства, что повышает надежность его работы.

Использование предлагаемого устройства для исследования процессов трещино- образования в материалах позволяет получить более достоверные данные о поведении материалов, уменьшить число необходимых для испытания образцов и упростить сам процесс испытаний.

Формула изобретения Устройство для измерения скорости развития трещины,содержащее последовательно соединенные источник излучения, коллиматор, линейку фотоприемников, блок пороговых элементов и блок определения скорости развития трещины, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения ложных срабатываний при появлении локальных разрывов материала за пределами трещины, блок определения скорости развития трещины выполнен в виде набора элементов И с двумя входами, число которых на единицу меньше числа фотоприемников линейки, набора формирователей импульсов по числу элементов И, каждый из которых своим входом соединен с выходом соответствующего элемента И, элемента задержки, элемента ИЛИ, число входов которого равно числу элементов И, ключа, один вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, счетчика, счетный вход которого соединен с выходом ключа, и генератора временного интервала, выход которого соединен с другим входом ключа, первый вход первого элемента И соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход последнего элемента И соединен с выходом последнего порогового элемента, второй вход всех других элементов И соединен соответственно с первым входом следующего за ним элемента И, а точка их соединения соединена соответственно с выходом второго и последующих пороговых элементов, элемент задержки соединен своим входом с выходом первого формирователя импульсов, а выходом - с первым входом элемента ИЛИ, выходы последующих формирователей импульсов соединены соответственно с вторым и последующими входами элемента ИЛИ, а установочный вход счетчика и управляющий вход генератора временного интер- вала соединены с выходом первого формирователя импульсов.

Изобретение относится к оптическим средствам измерения скорости движущихся объектов и может быть использовано при исследовании процессов роста трещин в конструкционных материалах при их нагружении. Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения ложных срабатываний при появлении локальных разрывов материала за пределами трещины. Эта цель достигается выполнением блока определения скорости развития трещины в виде набора элементов И 5 с формирователями 6 импульсов на выходе, элемента 7 задержки, соединенного с выходом первого формирователя 6, элемента ИЛИ 8, входы которого соединены с выходами элемента 7 задержки и выходами второго и последуюНапдаВление разбития трещины образца щих формирователей 6 импульсов, счетчика 10с ключом 9 на входе, один вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, и генератора 11 временного интервала, выход которого соединен с другим входом ключа 9, а установочный вход соединен с выходом первого формирователя 6 импульсов и с установочным входом счетчика 10, вследствие чего в счетчик 10 пропускаются лишь те импульсы, которые получены при последовательном срабатывании один за другим фотоприемников 3 в линейке. При появлении сигнала на более удаленном фотоприемнике 3 элемент И 5, один вход которого соединен с пороговым элементом 4 предыдущего фотоприемника 3, а другой - с пороговым элементом 4 последующего фотоприемника 3, не пропускает такой сигнал на вход стоящего за ним формирователя 6 импульсов. Устройство позволяет повысить надежность определения скорости развития трещины за счет исключения сбоев в работе устройства, вызванных посторонней засветкой отдельных фотоприемников, в том числе, вследствие локальных разрывов материала с неоднородной структурой упрочненных и ослабленных участков. 1 ил. V Ё О чэ о ««А XI