Устройство для измерения твердости металлов Советский патент 1976 года по МПК G01N29/00 

раэователя акустической колебательной сисi Mbi.

Устройство для измерения твердости

металлической поверхности 1 содержит сиотему 2 прижимй; электронный блок 3, соединенный с ним электроакустический преобраэсюатвдИь 4 и металлический волновод 5, имеющий длину, равную нечетному числу четвертей длин волн ультразвука, с индентором 6 на конце. Электронный блок содержит энектрический генератор 7 фикс рованной частоты к измеритель 8 входного эдектрического сопротивления, подключенный к входу преобразователя 4. Площадь поперечного сечения волновода 5 уменьшается от преобразователя к индентору по экспоненциальному закону. К обратной стороне преобразователя 4 присоединена пассивная накладка 9 в виде стержня, длина которой вместе с длиной преобразоЕ1ателя 4 соста&ляёт нечетное число длин волн ультразвука. Устройство работает следующим образом Предварительно от электрического генератс а 7- на электроакустический преобразователь 4 подают напряжение такой фиксированной частоты, на которой волновые длины волновода 5 и пассивной накладки 9 совокупно с преобразователем 4 равны нечет. ным числам четвертей длин волн ультразвука каждая, т.е. иа которой акустическая колебательная система в целом настроена в резонанс. При этом регистрируют показания измерителя 8 входно1 0 электрического сопротивления. Затем с помощью системы прижима 2 акустическую колебательную сиотему прижимают с постоянной силой индентором 6 к испытуемой металлической поверхности 1 и вновь регистрируют показания измерителе; 8 входиото электрического сопротивления.

При акустичзском контакте индентора 6 с испытуемой поверхностью 1 акустическая колебательная система оказывается нагруженной на дополнительную механическую нагрузку, имеющую как реактивную, так и активную компоненту. При этом соответственно изменяется измеряемое с зиектри- ческой стороны полное входное сопротивле ние преобразователя 4, возбуждающего ультразвуковые колебания в системе. Регистрируемые показания входного электрического сопротивления преобразователя 4 являются при этом мерой твердости исследуемой поверхности 1. Индикатор измерите; ля 8 входного электрического сооротивленн

с помсйщью эталонов градуируют в единицах твердости.

На фиг. 2 в качестве примера показаны экспериментально снятые круговые диаграммы, причем диаграмма О. соотв атвует нагрузке на образце с твердостью НР 19,1, а диаграмма б - на образец с ,8. Пятизначными цифрами показаны частоты возбуждения (в гц), соответствующие данным точкам диаграммы.

Из диаграмм видно, что даже при очень малой разнице в твердости образдов при измерении, например, на фиксированной частоте 22336 ГЦ, векторы полной входной

электрической проводимости (а значит и

I

полного входного электрического сопроти ления) электроакустического преобразователя системы существенно отличаются, как по величине; так и но фазе. Таким образом необходимо учитывать не только реактивную компоненту нагрузки (как в известных ультразвуковых устройствах измерения твердости по сдвигу резонансной частоты ), но активную ее компоненту, каи предусмотрено в предлагаемом устройстве. Это свидетельствует о весьма высокой чувствительности по твердости, которая может быть реализована с помощью пре&агаемого V тройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения твердости металлов, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, электроакустический преобразователь, .соединенный с генерштором , металлический волновод с индентором на конце, укрепленный на преобразователе, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности и чувствительности измерения, преобразователь устройства снабжен пассивной накладкой в виде стержня, закрепленной на нем со стороны противоположной индентору, волновая длина которой вместе с вопновой длиной преобразователя кратна нечетному числу четвертей длин волн ультразвуковых колебаний, поперечное сечение волновода уменьшается от преобразователя к индентору по немонотонному, например, экспоненциальному, закону, генератор выполнен с фикспрованной частотой, а регистрирующий блок, - в виде измерителя входного электрического сопротивления . преобразователя.

Фиг. 1

HKc i8,S

Фи 2