Динамический индикатор физических величин Советский патент 1992 года по МПК G01D1/16 G01D7/00 

ровой код, например двоичный, компаратор 12 и дифференциатор 13, которые совместно с дифференциатором 6 фиксируют момент начала ударного импульса, счетчик 14, который совместно с RS-триггером 9 преобразует интервал времени от начала ударного импульса до остановки индентора в эквивалентный цифровой ,код, например двоично-десятичный, арифметическое устройство 15, производящее по поступившим на его цифровом кодам вычисление индуцируемой величины в соответствии с необходимым алгоритмом и величиной коэффициента К, задаваемых задатчиком 16 постоянных, логическое управляющее устройство 17, соединенное с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя 10, счетчика 14 и арифметического устройства 15 и соединяющее синхронизацию работы с блоков индикатора во времени, задатчик 18 режима, определяющий необходимый алгоритм работы арифметического устройства 15 и величину коэффициента К, и индикатор 19 индицируемой величины.

На фиг.2 а-з показаны эпюры напряжений на выходах блоков индикатора: а) на выходе согласующего усилителя 5; б) на выходе дифференциатора б; в) на выходе компаратора 7; г) на выходе дифференциатора 8: д) на выходе компаратора 12; е) на выходе дифференциатора 13; ж) на выходе RS-триг- гера 9; з) на выходе схемы 11 памяти.

Индикатор работает следующим образом.

Корпус 1 устанавливают на поверхность испытуемого материала. Боек 2 под действием силы тяжести или с помощью пружины разгоняет до определенной скорости его соударения с поверхностью испытуемых материалов VQ и удаляют индентором 3 по поверхности материала. Известно, что амплитуда ударного соударения бойка (Амакс) и длительности упругопластического деформирования (Тмакс) материала в процессе соударения бойка с материалом служат физически обоснованными критериями физико-механических свойств твердых материалов. Для их измерения в процессе соударения можно использовать магнито- индукционный датчик, для чего электрический сигнал, пропорциональный скорости движения бойка (фиг.2а), с обмотки индукционного датчика л подают на вход согласу- ющего усилителя 5 и далее на дифференциатор 6, на выходе которого формируется электрический сигнал 1)д f(t), пропорциональный ударному ускорению бойка в процессе его движения и соударения (фиг.2б) с материалом, В момент перехода сигнала UA через ноль (момент касания

индентором материала) компаратора 12 формирует положительный импульс напряжения (фиг.2д), фронт которого выделяет дифференциатором 13 (фиг.2е), электрический сигнал с которого, в свою очередь, переводит RS-триггер 9 в состояние 1я. Компаратор 7 формирует положительный перепад напряжения (фиг.2в) в момент максимального внедрения индентора в матери0 ал и остановки бейка, соответствующего максимальной длительности упругопласти- ческого деформирования материала (Тмакс) и скорости бойка Уб 0, т.е. в момент перехода сигнала с выхода усилителя 5 через О

5 (фиг,2а). При этом дифференциатор 8 сигналом со своего выхода (.2г) переводит RS- триггер 9 в состояние О. Таким образом, на выходе RS-триггера формируется прямоугольный положительный импульс длитель0 ностыо Тмакс (Тщ на фиг.2ж). С выхода дифференциатора 6 электрический сигнал поступает на вход схемы 11 памяти (пиковый детектор с запоминанием), с выхода которой (фиг.2з) напряжение, пропорцио

5 нальное максимальной величине ударного ускорения (UAm на фиг.2б), поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10, который запускается сигналом с выходом дифференциатора 8 в момент достиже0 ния ударного ускорения максимума и в котором производится формирование кода, эквивалентного максимальной амплитуде Амакс- Сигнал с выхода RS-триггера разрешает счет счетчику 14 на время импульсов.

5 поступающих с выхода логического управляющего устройства 17. Таким образом на выходе счетчика 14 формируется валентный времени Тт. Коды с выходов аналого-цифрового преобразователя 10 и

0 счетчика 14 поступают на соответствующие входы арифметического устройства 15, которое производит вычисление величины индицируемой величины в соответствии с заданным алгоритмом, выбираемым опера5 тором с помощью задатчика 18 режима и задатчика 16 постоянных.

Назначение задатчика 8 режима состоит в управлении работой арифметического устройства в зависимости от задач контроля

0 и вида реализуемого предлагаемым индикатором алгоритма индицируемой физической величины. Например, при использовании шарового индикатора задатчик дает разрешения на ввод в блок 18 задатчиком 16 по5 стоянных коэффициента Ki, учитывающего начальные условия соударения и диаметр индентора.а арифметическому устройству задает алгоритм индицирования динамической твердости материала в виде отношения двух измеренных величин по алгоритму

Am

-. При замене шарового индентоm

pa, например, на индентор, оставляющий подобные отпечатки (пирамида, конус и пр.), задатчик 18 вводит в блок величину постоянной К2, учитывающей форму соуда- ряющих тел, и устанавливает арифметическому устройству новый алгоритм расчета динамической твердости при использовании пирамиды или конуса N D Kz -jr

Tm

Кроме того, задатчик режимов может задавать арифметическому устройству ре0

жим индикации каждого измеренного индикатором параметра соударения в отдельно- сти с соответствующим постоянным коэффициентом, если потребуется выявить взаимосвязь параметра соударения с каким-либо физическим свойством испытуемого материала, например его прочностью. Вычисленная в блоке 15 величина пропорциональная или равная контролируемой физической величине, в виде числа индицируется на индикаторе 19. Логическое управляющее устройство 17 формирует необходимые сигналы для синхронизации работы блоков 10,14,15 индикатора.

J//A

Испытуемый материал

Фиг.1