АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1970 года по МПК G01N29/00 G01N29/12 G01N29/18 

Изобретеиие относится к акустическим устройствам для измерения механических .характернстик материалов, в особенности полимерных материалов, в .химической, нефтехимической, машиностроительной, приборостроительной ,и других отра-слях промышлееностн.

Известные акустические устройства аналогичного назначения, содержащие датчик с возбуждающим и измерительным преобразователями и стержнем, соединяющим воз-буждающий :преобразователь с образцом и укрепленным на упругих мембранах, связанных с корпусом, генератор и индикатор колебаний, соответственно подключенные к 1возбуждающему и измерительному преобразователям, обладают невысокой точностью, непостоянством напряжений, прикладываемых к образцу, в щироко.м диапазоне частот и высокими взаимными помехами и потерями энергии в нреобразов ателях.

Предлагаемое устройство не имеет этих недостатков И отличается от известных тем, что в нем измерительный преобразователь расположен в плоскости образца нернендикулярно нанра.вленню продольных колебаний стержня, снабженного инерционными массами, установленными с возможностью перемещения между мембранами, причем расстояние от центра масс до нлоскости расположения образца .и измерительного преобразователя меньще четверти длины волны в стержне.

На фиг. 1 иредставлена схем.а предлагаемого акустического устройства; на фиг. 2-схема возбуждающего преобразователя датчика.. Устройство Содержит датчик 1 установки,

состоящий из испытуемого образца 2, возбуждающего 3 и измерительного 4 преобразователей. Датчик помещен в термокриокамеру 5, которая соединена с ирограммным регулятором 6 температуры, системой 7 ва.куумирования и измерителем 8 температуры. Преобразователи 3 и 4 датчика / через схему 9 иереключения режимов соединяются с одной из измерительных схем: измерителем Ю частотных характеристик, схемой // срыва

колебаний, схемой 12 автогенератора. Двухкоординатный потенциометр 13 записывает частотные характеристики образца 2, а быстродействующий самописец 14 - затухающие колебания. Автоматический нотенцнометр 15

производит запись характеристических частот образца. Частотомер 16 измеряет текущне значения частоты колебаний образца.

Схема возбуждающего iHpeo6pa30BaTevTH 3 датчика / состоит из корпуса 17; магнитопровода 18; иодвижной катущки 19, размещенной в зазоре магнитонровода 18; упругих центрирующих мембран 20, поддерживающих стерл ень 21, передающий колебания образцу 2, зажатому в узле 22 крепления; ннерционны.х.

конца образца находится измерительный преобразователь 4 магнитомодуляционного или емкостного тина, регистрирующий колебания.

Образец в форме нластины из испытуемого материала и измерительный преобразователь 4 расположены под прямым углом к стержню 21, что снижает до минимума взаимные ломехи и демпфирование преобразователей 3 и 4.

Переменный ток от генератора колебаний одной из измерительных схем 10 или 12, протекающий по обмотке катущки 19, .взаимодействует с цолем магнитопровода 18. В результате этого взаимодействия катущка 19 колеблется около положения равновесия в магнитном зазоре магнитопрогвода 18 параллельно его центральной оси. Колебанля передаются стержню 21 и через него узлу 22 крепления образца. Инерционные массы 23 располагаются на стержне 21 таким образом, чтобы подавить или -вывести из рабочей области 20- 5000 гц возможные резонансы, вызванные определенной упругостью подвеса, и резонансы возможных изгибных ИЛИ продольных колебаний стержня 21. Для этого расстояние от центра .масс до образца выбирается меньшим четверти длины волны в стержне 21. Система подведения энергии колебаний к образцу имеет амплитудно-частотную характеристику без резонансов в рабочем диапазоне частот и обеспечивает в этом диапазоне незначительную зависимость от частоты воздействующих иа образец напряжений.

Измерение параметров изгибных колебаний образца 2 возможно в трех основных режимах работы.

При подаче электрического сигнала на преобразователь 3 датчика 1 от измерителя 10 на двухкоординатном потенциометре 13 получают запись амплитудно-ча стотной характеристики образца с расположенными на ней резонансными пиками, соответствующими первому, второму, третьему .и т. д. тону изгиб«ых .колебаний образца. По этой характеристике графически определяют резонансные частоты и добротность образца и рассчитывают скорость звука в испытуемом материале, его

модуль Юнга и по щирине резонансных кривых (коэффициент механических потерь.

Датчик / с возбуждающим 5 .и измерительным 4 преобразователями в одном из режимов может быть включен .в цепь обратной связи схемы 12 автогенератора, которая генерирует колебания с частотой первого тона изгибных .колебаний образ.ца. Эта частота регистрируется автоматически потенциометром 15,

который при использовании программного регулятора 6 температуры дает сразу запись температурной зависимости скорости звука или модуля Юнга.

Срывая .колебания схемы 12 автогенератора с помощью схемы 11 срыва колебаний, по кривой затухающих колебаний, записываемой на быстродействующем самописце 14, рассчитывают коэффициент механических .потерь материала.

Предмет .изобретения

Акустическое устройство для измерения механичеоких хара.ктеристик материалов, содержащее датчик с возбуждающим и измерительным преобразователями и стержнем, соединяющим возбуждающий преобразователь с образцом и укрепленным на упругих мембранах, связанных с кор.пусом, генератор и индикатор колебаний, соответственно подключенные к возбуждающему и измерительному преобразователям, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, обеспечения постоянства напряжений, прикладываемых к образцу, в щиро.ком диапазоне частот и уменьщения взаим.ных помех и потерь энергии в .преобразователях, ,в нем измерительный преобразователь расположен в плоскости образца перпендикулярно направлению продольных колебаний стержня, снабженного инерционными массами, установленными с возможностью перемещения между мембранами, причем расстояние от центра .масс до

плоскости расположения образца и измерительного преобразователя меньше четверти длины волны в стержне.

E7

го 23 20 19 8