Устройство для измерения анизотропии механических свойств волокнистых материалов Советский патент 1976 года по МПК G01N33/34 

1

Изобретение относится к оборудованию для исследования и испытания обувных картонов, бумаги и других волокнистых листовых материалов.

Известно устройство для измерения анизотропии механических свойств волокнистых материалов, например бумаги, содержащее генератор импульсов, электрически связанный с излучателем ультразвуковых колебаний, и приемники ультразвуковых колебаний, электрически связанные со схемой измерения отношения интервалов времени, имеющей усилители-формирователи.

Недостатком известного устройства является невысокая точность определения анизотропии механических свойств испытуемых материалов.

С целью повышения точности измерения, схема измерения содержит генераторы пилообразного и экспоненциального напряжения, амплитудный дискриминатор и последовательно соединенные цифровой измеритель с регистрирующим устройством, причем генератор импульсов соединен со вторыми входами генераторов пилообразного напряжения, первые входы которых соединены с соответствуюШ ми выходами усилителей-формирователей, при этом выход одного генератора пилообразного напряжения соединен через схему памяти амплитуды с одним из входов амплитудного дискриминатора, второй вход которого соединен через генератор экспоненциального напряжения со вторым генераторО|М пилообразного напряжения, второй выход которого электрически связан с цифровым измерителем.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства. Она включает генератор зондируюш,их импульсов 1, соединенный с излучателем ультразвуковых колебаний 2, который вместе с приемниками ультразвука 3, 4 закреплен на треугольной раме 5 и установлен на листе 6 исследуемого материала.

Усилители-формирователи 7 и 8 электрически соединены с генераторами пилообразного напряжения 9 и 10. Схема памяти амплитуды И подключена к одному входу амплитудного дискриминатора 12, к второму его входу подключен генератор экспоненциального напряжения 13. Выход дискриминатора 12 через цифровой измеритель 14 соединен с регистрирующим устройством 15.

На фиг. 2 изображены эпюры напряжений в отдельных блоках измерителя (на фиг. 2, а - зондирующий импульс генератора 1, на фиг. 2, б, в - импульсы на выходах генераторов пилообразного напряжения 9 и 10, на

фиг. 2, г - напряжение на выходе схемы 11 запоминания амплитуды, на фиг. 2, д - напряжение на входах дискриминатора 12). Устройство работает следующим образом. На звукоизолирующую подкладку укладывают лист исследуемого волокнистого материала, а сверху прижи:Мают его излучателем и приемниками зльтразвука, закрепленными на направляющих рамы 5 так, что направление баз измерения совпадает с продольным и поперечным нанравлениями материала. Расстояние между излучателем и приемниками звука равны. После включения прибора генератор напряжения 1 возбуждает излучатель 2 электрическим вмиульсом, который трансформируется последним в ультразвуковые колебания, распространяющиеся в исследуемом материале. Одновременно импульсом генератора 1 запускаются генераторы пилообразного напряжения 9 и 10. Приемники 3 и 4 припимают прощедщие по продольному и поперечному направления м :материала ультразвуковые колебания, трансформируют их в электрические и подают в усилители-формирователи 7 и 8. Они в момент вступления переднего фронта принятых сигналов формируют короткие импульсы, которыми останавливаются генераторы пилообразного напряжения 9 и 10. Импульсом усилителя-формирователя 10 в то же время запускается цифровой измеритель 14. Таким образом на выходах генераторов пилообразного напряжения появляются пилообразные импульсы напряжения, амплитуды которых пропорциональны временам распространения ультразвука по двум направлениям исследуемого материала. Меньщее из пилообразных напряжений, соответствующее направлению материала, имеющее большую скорость ультразвука, подается на вход схемы памяти амплитуды 11, которая выдает постоянное напряжение, равное амплитудному значению пилообразного импульсного напряжения. Оно поступает на один вход амплитудного дискриминатора 12. На другой вход последнего подается эксооненщиальное напряжение с выхода генератора 13, начальная амплитуда которого равна амплитуде второго пилообразного напряжения. В момбнт равенства обоих напряжений амплитудный дискриминатор выдает короткий импульс, которым останавливается цифровой измеритель 14. На цифровом табло последнего фиксируется значение интервала времени, за которое амплитуда экспоненциалыного напряжения становится равным постоянному напряжению на выходе схем запоминания амплитуды 11. Как показано -ниже, этот интервал времени численно равен отноще«ию времени распространения ультразвука в исследуемом материале, или что то же самое, измеряемому коэффициенту ан.изотропии механических свойств материала. Показания измерителя интервалов регистрируются устройством 15. Обозначим через TI и Т2 интервал времени распространения ультразвука в исследуемом материале, причем Пусть Ui п U обозначают еропорциональные лм амплитуды пилообраз1ных напряжений. Напряжение па выходе генератора экспоненциальных лапряженнй:и -:. и,е Когда U U|, срабатывает амнлитудный дискримршатор, поэтому: U,..:t,(1) Поскольку и U2 kT, где k - коэффициент пропорциональности, из (I) получим:ZL .- А т, -. где т-временная постоянная экспо.нонциального напряжения генератора 13. Выразив отнощение (2) в децибелах, окончательно имеем:/, . 8,68 TI Очевидно, что соответствующим выбором постся.ксюй можно достичь равенства: -::. 10-, где n-Q, 1, 2, 3. .. Тогда на цифровом табло измерителя ИНтервалов времени получим численное значение коэффициента анизотропии, выраженного в децибелах. Фор ,м у л а изобретен и я Устройство для измерения анизотропии механических свойств волокнистых материалов, например бумаги, содержащее генератор импульсов, электрически связанный с излучателем ультразвуковых колебаний, и приемники ультразвуковых колебаний, электрически связанные со измерения отношения интервалов времени, имеющей усилители-формирователи, о т „ и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, схема из.мерения содержит генераторы пилообразного и экспоненцпального напряжения, амплитудный дискриминатор и последовательно соединенные цифровой измеритель с регистрирующим устройством, причем генератор импульсов соединен со вторыми входами генераторами пилообразного напряжения, первые входы которых соединены с соответствующими выходами усилителей-формирователей, при этом выход одного генератора пилообразного напряжения соединен через схему памяти амплитуды с одим из входов амплитудного дискриминатора, торой вход которого соединен через генераор экспоненциального напряжения со вторым енератором пилообразного напряжения, втоой выход которого электрически связан с цифровым измерителем.

fut. 1