Устройство для исследования повреждаемости образцов материалов при испытаниях на усталость Советский патент 1974 года по МПК G01N3/38 

1

Известно устройство для исслё дования повреждаемости образцов материалов при испытаниях на уста лость, содержащее генератор электрических колебаний соединенный с ним электромеханический вибратор, на котором закрепляется образец, пьезоалембнт, устанавливаемый на образце, усилитель, вход которого соединен с пьезоалементом, и регистратор, соединенный с выходом усилителя.

Однако с пьезоэлемента на вход усилителя, помимо преобразованных в электрическое напряжение пассивных акустических сигналов, поступает гармоническая помеха с частотой циклической нагрузки образца, снижающая чувствительность устройства.

Цель изобретения - повышение чувствительности и помехоустойчивости устройства.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено блоком вычитания, один из входов которого подсоединен к усилителю, а выход соединен С-регистратором, фазовращателем 90 сдвига, вход которого соединен с усилителем, регулируемым фазовращателем, подключенным с одной стороны к генератору электрических колебаний, а с другой стороны - к аттенюатору, к которому подключен другой вход блока вычитания, двумя перемножителями, один из входов каждого из которых подсоединен к аттенюатору,

0 второй вход первого переыножителя подсоединен к блоку вычитания, а второй вход второго перемножителя подсоединен к фазовращателю 90 сдвига; двумя электродвигателями,

5 соединенными соответственно с выходами первого и второго перемножителей через интеграторы и фазовращательные усилители постоянного тока и связанными кинематически, первый - с аттенюатором, а второй с регулируемым фазовращателем.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пьезозле,мент I, установленный на образце 2, скрепленном с электромеханическим

ибратором 3; генератор 4 электриеских колебаний; усилитель 5; реулируемый фазовращатель 6: аттеюатор 7; фазовращатель 8 90 сдвиа; блок 9 вычитания; перемножитеи 10, II; интеграторы 12, 13; фа-учувствительные усилители 14, 15 остоянного тока; электродвигатели 16, 17; регистратор 18 для записи пассивных акустических сигналов на магнитную ленту.

Устройство работает следующим образом.

При колебаниях образца 2, возбуждаемых Б нем вибратором 3, с пьезоэлемента I на один вход блока 9 вычитания поступает усиленное усилителем 5 электрическое напряжение, представляющее собой сумму пассивных акустических сигналов, возникающих при усталостной повреждаемости образца, и гармонической помехи с частотой циклической нагруз1Ш образца 2, Эта сумма напряжений вычитается в блоке 9 вычитания с компенсирующим напряжением с частотой нагрузки образца 2, подаваемым в цепь управления блока 9 вычитания от генератора 4 электрических колебаний через аттенюатор 7 и регулируемый фазовращатель б. Сдвиг фаз между когерентными составляющими напряжений, поступающш-ш на входы блока 9 вычитания, устраняется посредством электромеханической системы с отрицательной обратной связью, состоящей из фазов ращателя В 90 сдвига, перемножителя II, интегратора 13, шазочувствительного усилителя 15 постоянного тока, реверсивного электродвигателя 17 и peryjiiipyebioro фазовращателя 6. Постоянное напряжение на выходе перемножителя 11 пропорционально синусу угла фазового сдвига между когерентными составляющими напряжении, OJJHO из которых поступает на один вход перемножителя II непосредственно, а второе на его второй вход со сдвигом фазы на 90 . Таким образом, если указанный угол фазового сдвига отличен от нуля, то в цепь возбуждения электродвигателя 17 поступит питание от фазочувствительного усилителя 15 постоянного тока, и вал ротора электродвигателя 17 будет перемещать подвижную систему регулируемого фазоврищателя 6 до тех пор, пока угол фазового сдвига станет равным нулю, и обмотка возбуждения электродвигателя 17 обесточится. Постоянное напряжение на выходе пёремножителя 10 пропорционально произведению когерентных составляющих напряжений, поступающих на его

входы, Множенных на косинус сдвига й9з между этими напряжениями. Значит, напряжение на выходе перемножителя 10 будет равно нулю в том случае, если в напряжении,

снимаемом с выхода блока 9 вычитания, отсутствует гармоническая составляющая с частотой циклической нагрузки образца 2. Автоматическая компенсация указанной составляющей производится посредством электромеханической системы с отрицательной обратной связью, состоящей из перемножителя 10, интегратора 12, фазочувствительного усилителя 14 постоянного тока, электродвигателя 16 и аттенюатора 7. При наличии в выходном напряжении блока 9 вычитания гармоническрй помахи в обмотку Бозбуадвния электродвигателя 16 поступает напряжение питания от фазочувствительного усилителя 14 постоянного тока, и вал ротора электродвигателя Ib перемещает подвижную систему

аттенюатора 7 до тех пор, пока произойдет компенсация помехи, и обмотка возбуждения электродвигателя 16 обесточится. Пропорциональное исследуемым пассивным акустическим сигналам электрическое напряжение, снимаемое с выхода блока 9 вычитания, в котором подавлена гармоническая помеха, поступает на запись в регистратор 18.

Преимуществом предлагаемого

устройства является также и то , что оно вследствие инерционности интеграторов 12, 13 не компенсирует кратковременные радиоимпульсы

в спектре пассивных акустических сигналов с частотой заполнения, равной частоте циклической нагрузки образца 2.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для исследования повреждаемости образцов материалов при испытаниях на усталость, содержащее генератор электрических колебаний, соединенный с ним электромеханический вибратор, на котором закрепляется образец, пьезоэлеменг, устанавливаемый на образце, усилитель, вход которого соединен с пьезоэлеменгом, и регистратор, соедкненный с выходом усилителя, отличающееся

тем, что, с целью повышения чувствительности и помехоустойчивости, оно снабжено блоком вычитания, один из входов которого подсоединен к усилителю, а выход соединен с ge.гистратороы, фазовращателем 90 сдвига,1ХОД которого срединав с усилителем, регулируемым фазовращателем, подклшенным с одной стороны к генератору электрических колебаний, а с другой стороны - к аттенюатору, к которому подключен другой вход блока вычитания, двумя перемнокителями, . ЕОСОД В

каждого из которых подсоединен к аттенюатору, второй вход первого перемножителя подсоединен к блоку вычитания, а второй вход второго перемножитела подсоединен к фазовращателю 90 сдвига, двумя электродвигателями, соединенными соответственно с выходами первого и второго перемножителей через интег раторы и фазочувствительные усилители постоянного тока и связанными кинематически, первый - о аттенюатором, а второй Г о регулируемым фазовращателем.

75

7

/7

isr