Электроакустический твердомер Советский патент 1991 года по МПК G01N3/40 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для измерения твердости металлов. Цель изобретения - повышение точности за счет работы приемной части прибора на частоте в два раза выше частоты возбуждения,

На чертеже изображена схема электроакустического твердомера.

Электроакустический твердомер содержит резонатор, выполненный в виде стержня 1 из магнитострикционного материала с индентором 2 на конце и с тремя сквозными щелями, размещенными вдоль его оси, пружину 3 прижима, прикрепленную к узловой плоскости стержня I, катушку 4 возбуждения, намотанной по одной стороне щели в середине стержня, генератор 5 электрических колебаний с источником постоянного подмагничивающего тока, подключенного к 4 возбуждения, две катушки 6, 7 измерения с одинаковым числом витков, намотанных по одной стороне щелей на концах стержня, последовательно соединенные сумматор 8, входы которого соединены с катушками 6, 7 измерения, усилитель 9, детектор 10 и индикатор И. Индентор взаимодействует с образцом 12.

Электроакустический твердомер работает следующим образом.

Включают генератор 5 и подают на обмотку возбуждающей катушки 4 переменный ток частотой СО , равной частоте резонансных колебаний стержня первой формы. Под действием внешнего переменного магнитного поля (с учетом подмагничивания) стержень 1 будет колебаться с частотой СО . Продольные упругие резонансные колебания первой формы типа стоячей волны с узлом колебаний в середине стержня 1 (эпюра распределения амплитуд продольных колебаний по длине стержня показана на чертеже справа), т.е. механическое воздействие на стержень, вызывает изменение его магнитных свойств, в результате в измерительных катушках 6 и 7 индуцируется ЭДС (обратный магнито- стрнкционный эффект). Поскольку под- мап ичивание не действует на концы стержня, частота ЭДС в измерительных катушках 2(й

Число витков в обмотках обеих катушек одинаково, а их расположение относительно узла колебаний стержня строго симметрично. Эти условия в режиме колебаний типа стоячей волны обеспечивают одинаковость как амплитуд, так и фаз переменных напряжений на выходе измерительных катушек 6 и 7 при колебаниях магнитострикционного стержня 1 в свободном состоянии, т.е. на выходе сумматора 8 напряжение равно нулю (эпюра распределеQ кия механических напряжений СГ, по длине стержня показано на чертеже слева) .

При измерении через упругий элемент 3 индентор 2 прижимают к исследу5 емой поверхности 12 с определенной силой, обеспечивающей ударные колебания между стержнем 1 и исследуемым образцом 12,

Во время контакта индентора 2 и

о исследуемого образца 12 режим колебаний типа стоячей волны нарушается, так как в магнитострикционном стержне возникает и бегущая волна. При этом нарушается симметрия напряжений, сни5 маемых с измерительных катушек 6 и 7, т.е. соприкосновение вызывает измене- ime соотношения напряжений на выходах измерительных катушек и появившееся на выходе сумматора 8 напряжение поступаQ -ет через усилитель 9 и детектор 10 на индикатор 11, проградуированный единицами твердости.

Формула изобретения

сЭлектроакустический твердомер, содержащий резонатор, выполненный в виде стержня с индентором на конце, возбуждающий электрод, установленный в середине стержня, генератор элек0 трических колебаний, соединенный с возбуждающим электродом, измерительные электроды, установленные на концах стержня и соединенные последовательно сумматор, входы которого сое5 динены с измерительными электродами, ус1щитель, детектор и индикатор, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, резонатор выполнен в виде стержня из магнитосТрикл ционного материала с тремя сквозными щелями, размещенными вдоль его оси, возбуждающий электрод выполнен в виде катушки возбуждения, витки которой пропущены через центральную сквозную

-г щель и ими охвачена часть стержня, измерительные электроды выполнены в виде катушек измерения, витки каждой из которых пропущены через крайние сквозные щели и ими также охвачены со516279086

ответствугацие части стержня, а гене-источник постоянного подмагннчиьающе

ратор электрических колебаний имеетго тока.

Изобретение относится к приборам для измерения твердости металлов. Цель изобретения - повышение точности за счет работы приемной части прибора на настоте в два раза выше частоты возбуждения. Стержень 1 выполнен из магнитострикционного материала, на котором установлены катушка 4 возбуждения и измерительные катушки 6 и 7, число витков в обмотках которых одинаково, соединенные с входами сумматора 8, Выход сумматора через усилитель 9 и детектор 10 подключен к индикатору 11. В режиме типа стоячей волны обеспечиваются одинаковые амплитуды и фазы переменных напряжений, возникающих на выходе измерительных катушек 6 и 7, при колебаниях стержня 1 в свободном состоянии, Во время контакта иидентора 2 и исследуемого образца. 12 режим стоячей волны нарушается, таг. как в стержне I возникает бегущая волна, т.е. соприкосновение вызывает изменение соотношения напряжений в измерительных катушках 6 и 7, и появившееся на выходе сумматора 8 напряжение поступает через усилитель 9 и детектор 10 на индикатор 11, про градуированный едини- , цами твердости. 1 ил, а е сл с аъ to i со о оо