БИБЛИОТЕКА IДИЛАТОМЕТР Советский патент 1970 года по МПК G01N25/16 

Настоящее изобретение относится к области создания дилатометров, в частности, струнных дилатометров с цифровым выходом.

Известны дилатометры, содержащие корпус, на котором укреплен испытываемый образец, и струнный чувствительный элемент, помещенный в поле постоянных магнитов.

Эти дилатометры не обеспечивают требуемой точности измерений, а процесс исследования образцов на них затруднен вследствие изменения натяжения струн в процессе крепления образца.

В предлагаемом дилатометре для повыщеиия точности и упрощения процесса измерения корпус выполнен в виде жесткого кольца, по диаметру которого натянута токопроводящая струна, причем к середине струны с помощью накладок прикреплен разделяющий струну на два чувствительных элемента зажнм с винтом для крепления иснытываемого образца, прижимаемого пружиной к корпусу, а чувствительные элементы включены в схему преобразователя частот колебаний чувствительных элементов в цифровое значение температурного коэффициента линейного расширения испытываемого образца.

Кроме того, преобразователь может быть выполнен в виде генераторов колебаний струн, подключенных к смесителю частот, на выходе которого включены блоки гЬоомирования и выделения отнощения разности этих частот к разности между частотой опорного генератора н суммой частот колебаний струн.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема

датчика описываемого дилатометра; на

фиг. 2 - конструкция датчика; на фиг. 3 -

блок-схема измерительной части дилатометра.

Принцип действия дилатометра основан на

зависимости изменения частоты собственных колебаний тонкой струны вследствие изменения ее деформации.

Датчик дилатометра (см. фиг. 1) содержит корпус /, на котором натянуты две тонкие

струны 2 и 3. Удлинение испытываемого образца 4, коэффициент линейного расширения которого необходимо определить, равно удлинению струны 3 и сокращению на ту же величину струны 2.

При нагревании датчика дилатометра вследствие неодинаковости расщирения элементов корпуса, струн и образца изменяется упругая деформация, а следовательно, и частота собственных колебаний струн.

Так как струны имеют предварительную деформацию бо, выбираемую так, чтобы выполнялись условия б/у, Сбо и б/у,-Сбо, где б/у,, нйе для разности и суммы частот струн имеет вид f.-f,-(2S/.-8/0 f. + /.2fo + -(-28/c + S/0 где /о - начальная частота каждой струны до нагревания; 6/4, б/ь б/с-температурные удлинения соответственно образца, корпуса и каждой из струн. При этом струны должны иметь одинаковые геометрические и физические параметры, тогда |б/с| |б/у. | |б/у, I). Учитывая, что размеры корпуса, струн и образца /ь /2, /з и /4 выбраны таким образом, что 2/4 /i; 2/3 2/2 /, из выражений (1) получим основное соотношение/2-/1 4-«1 2/0 -(Л+/2) «с -«1 где 04, «1, Ос--коэффициенты линейного расширения соответственно материала образца, корпуса и струн. Таким образом, измеряя отношение разности частот /2-/1 к разности между некоторой постоянной частотой опорного генератора 2/2 и суммой частот струн, получим линейную зависимость между коэффициентом линейного расширения «4 испытываемого образца и измеряемым отношением. При этом, если известны коэффициенты линейного расширения струн и корпуса, то значение измеренного отношения частот однозначно определит коэффициент линейного расширения испытываемого образца. Конструкция дилатометра включает струнный датчик и электронную измерительную схему с цифровым отсчетом. Корпус датчика выполнен в виде жесткого кольца из материала с известным коэффициентом линейного расширения, по диаметру которого при помош,и накладок 5 натянута токопроводящая струпа. При этом к середине струны при помоши накладок 6 прикреплен разделяюший струну на два чувствительных элемента зажим 7 с винтом 5 для крепления образца 4. Образец поджат своим торцом к корпусу 1 при помоши пружины 9. Чувствительные элементы струны помешепы в поле постоянных магнитов 10. Корпус накрыт кожухом П. Струны 2 и 3 дилатометра (см. фиг. 3) включены в схемы усилителей 12 и 13. С выхода усилителей сигналы /2 и f переменной частоты, зависяшей от коэффициента линейного расширения испытываемого образца, поступают па балансный смеситель 14. С помощью фильтра 15 выделяется разностная частота /2-/ь а с помош,ью фильтра 16 - суммарная частота fz+fiСигнал суммарной частоты /2 + /i с фильтра 16 поступает на смеситель /7, туда же подается сигнал с опорного генератора 18 (частота 2/о) С выхода смесителя 17 с помошью фильтра выделяется сигнал частоты /2 + fi-2/о. Элементы 19 и 20 схемы одновременно формируют из синусоидального сигнала импульсы прямоугольной формы, частота следования которых равна частоте синусоидального сигнала. Превый импульс с выхода элемента 20 запускает реле 21 времени, последующий импульс останавливает реле времени. В результате реле времени вырабатывает импульс для открытия селектора 22. В течение времени Ti селектор пропускает импульсы с элемента 19 на счетчик 23 с цифровой индикацией. Так как частота следования импульсов с элемента 20 равна /2-/ь а время счета импульсов - TI, то количество зарегистрированных в счетчике импульсов определяется выражением(f2-/i)ri i. y.f. - ai Выражая измеряемый коэффициент линейного расширения а через показание на цифровом табло счетчика 23, из выражения (3) имеем а4 Л(ас-ai)+ai.(4) Если подобрать коэффициенты линейного расширения ai и а так, чтобы ai 0, а -ai 1-10-6 что осуществимо при условии изготовления корпуса из плавленного кварца, а струп из сплава типа Инвар, получима4 Л/.10-б Дилатометр был проверен в лабораторных условиях и показал высокие метрологические качества. Предмет изобретения 1. Дилатометр, содержащий корпус, на котором укреплен испытываемый образец, и струнный чувствительный элемент, помещенный в поле постоянных магнитов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерения, корпус выполнен в виде жесткого кольца, по диаметру которого патянута токопроводящая струна, причем к середине струны с помощью наклачувствительных элемента зажим с винтом для крепления испытываемого образца, прил имаемого пружиной к корпусу, а чувствительные элементы включены в схему преобразователя частот колебаний чувствительных элементов в цифровое значение температурного коэффициента линейного расширения испытываемого образца. 2. Дилатометр по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде генераторов колебаний струн, подключенных к смесителю частот, на выходе которого включены блоки формирования и выделения отношения разности этих частот к разности между частотой опорного генератора и суммой частот колебаний струн.

3 EZZ22-Z225222252Z2.feM

,.J