Устройство для определения жесткости натуральных и искусственных кож, тканей и других вязкоупругих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/38 G01N33/36 G01N33/44 

Изобретение относится к легкой промышленности, а именно к устройствам для определения жесткости натуральных и искусственных кож. полимерно-пленочных материалов, тканей и друтих вязкоуп угих материалов.

-.,/

Известно устройство для определения жесткости натуральных и искусственжах кож. тканей и других вязкоупругих материЭлов. содержащее приспособление для закрепления образца, источник питания, подключенный к блоку задания деформации изгиба образца с двумя магнитами, блок регистрации частоты колебаний образца, соединенный с блоком измерения деформа ции образца.

Недостатком известного устройства является низкая производительность и точность проводимых измерений.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения, а также упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем. что устройство содержит блок задания деформации изгиба образца, низкочастотный транзистор, силовую катушку, катушку обратной связи и диод, причем катушка обратной связи включена между базой и эмиттером транзистора, а силовая катушка, к которой параллельно присоединен диод, включена между эмиттером транзистора и плюсовым выводом источника питания, блок регистрации частоты крлебаний образца выполнен в виде лампы накаливания и фотоэлемента, причем нить лампы накаливания, центр торцовой части магнитов и центральная часть фотоэлемента находятся на одном уровне.

Кроме того, блок измерения деформации образца содержит последовательно соединенные усилитель уровня электрических сигналов, формирователь импульсов прямоугольной формы, выполненный в виде триггера Шмитта, ждущий мультивибратор и аналоговый измерительный прибор, причем вход усилителя уровня электрических сигналов является входом блока измерения деформации.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для определения жесткости кож, тканей и других вяакоупругих материалов в динамическом резонансном режиме на изгиб; на фиг. 2 принципиальная схема устройства.

Устройство состоит из приспособления для крепления исслед уемого обрарца материала в виде пружинящего зажима 1, в котором в вертикальном положении закрепляется исследуемый образец 2, изготовленный в виде полоски. К зажиму 1 прикреплены две штанги 3 и 4. с помощью которых зажим 1 вместе с образцом 2 с легким трением устанавливается в соответствующие отверстия стойки 5.

Блок задания деформации испытуемого образца 2 состоит из силовой катушки L2. катушки обратной связи Li, автогенератора с самоподстройкой на резонансную частоту колеблющейся системы и двух легких магнитов б и 7, изготовленных из ферромагнитного материала. Магниты 6 и 7 закреплены разноименными полюсами к скобе 8, выполненной в виде пружинящего зажима дл удобства фиксации магнитов б и 7 на свободном конце исследуемого образца 2.

Силовая катуШка L2 и катушка обратной связи LI (фиг.1) цилиндрической формы, несущая в себе сердечник 9. выполненный: из ферромагнитного материала, изготовлены наобщем каркасе, который креаится к;основанию 10..

Блок регистрации частоты колебаний исследуемого образца 2 выполнен в -рйде фотоэлектрического датчика, состоящего из кремниевого фотоэлемента 11 и миниатюр;.ной лампы 12 накаливдния. Причем нить лампы 12 накаливания, центр торцовой час ти магнитов 6 и 7 и центральная часть фото элемента 11 находятся на одном уровне.

Электронный блок прибора (фиг.1) соCTOVJT из автогенератора 13. усилителя 14 уровня импульсных сигналов, поступающих с фотоэлемента 11, формирователя 15 импульсов прямоугольной формы, выполненного в виде триггера Шмитта, ждущего мультивибратора 16, источника 17 питания и налогового измерительного прибора 18.

. Устройство работает следующим образом.

На исследуемый образец 2 надевается скоба 8 с закрепленными на ней магнитами 6и7(фиг.1). Исследуемый образец 2 вставляется до упора в зажим 1, который с помощью штангЗ и 4устанавливается в стойке 5. Таким образом длина исследуемого образца 2, выходящая из зажима 1, является величиной фиксированной.

5 При включении электронной части устройства к источнику 17 питания в силовой кату111ке La возникает импульс тока, вследствие чего в ней возникает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем магнитов 6 и 7, при этом образец 2 отклоняется на некоторый угол. После прохождения импульса образец 2 вместе с магнитами 6 и 7 возвращается в положение равновесия. При этом в катушке обратной

5. связи LI воз.никает ЭДС индукции, потенциал которой относительно эмиттера транзистора Vi имеет отрицательный знак, х

При дальнейшем движении образца 2с магнитами 6 и 7 от положения равновесия

0 магнитный поток начинает уменьшаться и ЭДС индукции меняет знак на противоположный. Когд.а магниты 6 и 7 отойдут достаточно далеко от положения равновесия, ЭДС индукции в катушке обратной связи L

5 практически исчезает. При прохождении колеблющейся системы второго полупериода процесс повторяется и при .приближении магнитов 6 и 7 к сердечнику катушки обратной связи LI наводится ЭДС индукции с

0 отрицательным потенциалом на конце катушки LI, подключенной к базе транзистора VT. Под воздействием этого отрицательного импульса транзистор Vi открывается, и в коллекторной цепи,-в которую включена си5 .ловая катушка Lir протекает коллекторный

ток транзистора Vi. В этот момент времени

магниты 6 и 7 в(лест;е с образцом 2 за счет

взаи.модействия магнитных полей приобре; тают дополнительное ускорение. При уста0. носившемся .лме колебаний образец 2 . вместе с магн.ита(ий 6 и 7 колеблются с оп редёлен.ной собственной резонансной час. тотой подвижной системы, показатели которой .определяются физическими пара5 метрами: длиной образца 2. распределением массы и-жесткостью исследуемого материала.

Фиксация частоты колебаний исследуемого образца осуществляется с помощью фотоэлектрического датчика. В динамическом режиме колеблющийся образец материала 2 с магнитами 6 и 7 пересекает световой поток, испускаемый миниатюрной лампой 12 накаливания, при этом ЭДС фотоэлемента 11 становится равной нулю. При дальнейш м движении образца 2 световой поток достигает поверхности фотоэлемента 11 и за счет ЭДС, возникающей на фотоэлементе 11, формируется импульс тока. Чередование импульсов происходит строго с частотой колебаний образца 2.

Для усиления уровня импульсных сигналов использован линейный усилитель напряжения, выполненный на транзисторах Va, V3 и интегральной микросхеме DD1. Начальное напряжение смещения входного каскада инвертера регулируется подстроечными резисторами R2 и Нз. С усилителя импульсный сигнал поступает ца триггер Шмитта, выполненный на микросхеме DD2, который формирует усиленный сигнал в импульсыпрямоугольной формы с крутыми фронтом и спадом. Эти импульсы используются для запуска ждущего мультивибратора, на выходе которого получается последовательность коротких импульсов с фиксированной длительностью г, постоянной амплитудой напряжения U и частотой импульсов fr, равной резонансной частоте колеблющегося образца 2. Импульсы с выхода ждущего мультивибратора поступают на стрелочный измерительный прибор с внутренним сопротивлением Rb. угол отклонения стрелки которого пропорционален среднему току, протекающему через его измерительную рамку, т.е.

.

где т - длительность импульса выходного сигнала ждущего мультивибратора;

и - амплитуда напряжения выходного сигнала:

Rb - сопротивление подвижной рамки измерительного прибора:

fr - измеряемая частота колебаний исследуемого образца.

Поскольку г и и для исследуемого об разца 2 являются фиксированными величинами, то средний ток 1ср, проходящий через измерительную систему стрелочного прибора с постоянным внутренним сопротивлением Rb, прямо пропорциональный измеряемой частоте fr, а шкала измерительного прибора, отградуированная в единицах жесткости, получается линейной.

формула изобретения

1.Устройство для определения жесткости натуральных и искусственных кож, тканей и других вязкоурругих материалов, содержащее приспособление для закрепления образца, источник питания, подключенный к блоку задания деформации изгиба образца с двумя магнитами, блок регистрации частоты колебаний образца, соединенный с блоком измерения деформации образца, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, а также упрощения устройства, блок задания деформации изгиба образца содержит низкочастотный транзистор, силовую катушку, катушку обратной связи и диод, причем катушка обратной связи включена между, базой и эмиттером транзистора, а силовая катушка, к которой параллельно присоединен диод, включена между эмиттером транзистора и плюсовым выводом источника питания, блок регистрации частоты колебаний образца выполнен в виде лампы накаливания и фотоэлемента, причем нить лампы накаливания, центр торцовой части магнитов и центральная часть фотоэлемента находятся на одном уровне.

2.Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем. что блок измерения деформации образца содержит последовательно соединенные усилитель уровня электрических сигналов, формирователь импульсов прямоугольной формы, выполненный в виде триггера Шмидта, ждущий мультивибратор и аналоговый измерительный прибор, причем вход усилителя уровня электрических сигналов является входом блока измерения деформации.

Изобретение относится к легкой про-' 'мышленности, а именно к устройствам дпя определения жесткости натуральных и искусственных кож. тканей и других вязкоуп- ругих материалов. Цель изобретения -2повышение быстродействия и точности измерения, а также упрощение устройства. Эта цель достигается за счет того, что блок задания деформации изгиба образца содержит низкочастотный транзистор, силовую катушку, катушку обратной связи и диод. Причем катушка обратной связи включена между базой и эмиттером транзистора, а силовая катушка, к которой параллельно присоединен диод, включена между эмиттером транзистора и плюсовым выводом источника питания. Блок регистрации частоты колебаний образца выполнен в виде лампы накаливания ифотозлемента, причем нить лампы накаливания, центр торцовой части магнитов и центральная часть фотоэлемента находятся на одном уровне. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.. >&N: <о