Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов Советский патент 1979 года по МПК G01N11/16 

ению нагрузки, последовательно сюединенных с опротивлением, усилитель переменного напряжеия, демодулятор, усилитель постоянного напряения, буферный усилитель, сумматорный усилиель, выход которого соединен со связанной с активным захватом и помещенной в постоянное магнитное поле приводаой катушкой 2.

Кроме того, устройство содержит анализатор передаточной функции, соед1шенный с генератором гармонических колебаний, усилителем постоянного напряжения, и отградуированные в значениях механического момента прецизионные слабители, выходы которых подсоединены к сумматорному усилитеЛю,а входы одного из нихк выходу г енератора с фазой, равной нулю, а . другого - к генератора с фазой, равной 90°. ,,

Это усфойсхво обладает недостаючной точностью измерения-реологических свойств твердых материалов, а также невысокой скоростью испытаний. Пршганой этого является то, что до входа Б а15алкзатор сигнал, пропорциональный углу закручива1шя образца, проходит через усилитель и катушку, которые искажают сигнал из-за нестабшхьности козффищтента усиления, шумов, дрейф, нелинейности характеристики , кроме того прецизионные ослабители, проградуированные в значениях механического момента, установлены в цеш-5, соед шяющей генератор с сумматорным усилителем, который также искажает сигнал деформации образца, все это в целом 3} ачительно снижает точносгь измерения таких характеристик, как дшшмическкй людуль упругости и taiireHC угла меха} ических потерь. Кроме того установка прецизионных ослабителей в разомкнутой цеш1 нагружения пршодйт к затяжке времени устшювления вьшужде}шььх колебаго и в образце, т.е. в значительной степени ограпичиваюхся возможности замкнутого контура слежения по сокращению времени переходного процесса |. образце, что приводит к уменьшению скорости испытания.

Целью изобретения является повышение точности измерений и сокращения времени испыraifflH.

Достигается это тем, что устройство снабжено связашгым с пасснвнь М захватом датчиком крутящего момента и пассивным сумматором, один из входов которого соединен с датчиком силы, а два друглх - вь1.кодами генератора гармони4ecK ix колеба1й(й, причем выход сумматора соеданеи через дополнитальньп усилитель с ош1им из входов анализатора передаточной функции, друг}5е входы которого подсоедш ень к выхошм генератора, а выходы анализатора - к блоку кзмере шя п прецизионным делителям, установлега1ым в цепи меяоду пассивным сумматором н генератором гармонргческих колебаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов содержит термокамеру 1 с регулятором температуры 2. Внутри термокамеры установлены активный 3 и пассивный 4 захваты, в которых крегштся испытуемый образец 5. Активный захват 3 соеданен с замкнутым следящим контуром, включающим в себя помещенную в постоянное магнитное поле приводную катушку 6, закручивающую испытываемый образец 5, датчик 7 угла поворота образца, соединенный со сравнивающим устройством 8 в виде алгебраического сумматора, выход которого соединен через усилитель напряжения 9 и ус1шетель мощности- 10 с приводной катушкой 6, а вход через прецизиошгый ослабитель 11 - с выходом генератора 12 инфранизких колебаний с фазой 0. Ослабитель. И служит для задания амплитуды

колебаний..Устройство также снабжено сумматором 13 и датчиком 14 крутящего момента, связанным с пассивным захватом 4, Один из выходов пассивного сумматора 13 соединен свь5ходами генератора 12 гармонических колебаний, один - с выходом генератора с фазой, равной нулю, а другой - с фазой, равной 90°. Выход пассивного сумматора 13 подключен через дополнительный усилитель 15 к входу анализатора передаточ 1ой функции 16, а два других его входа- к выходам генератора 12 гармонических колебаний. Выходы анализатора передаточной функции соединены с блоком измерения 17 реологических свойств испытуемого образца 5 и с прецизиошгыми ослабителями 18, 19, установленными в цепи между пассивным сумматором 13 и генератором 12 гармонических колебаний.

Устройство для измерен}{я реологических свойств твердых материалов работает следующим образом.

Генератор 12 гармонических колебаний задает частоту, а прецизиош1ый ослабитель 11 - айшитуду колебаний приводной катущки б устройства, которая, .воздействуя на активный захват 3, закручивает испытуемый образец 5 на требуемую величину. Этот релсим нагружения образца 5 поддерживают с помощью следящего контура, включающего в, себя также датчик 7 угла поворота, сравнивающее устройство 8, усилитель напряжения 9 и усилитель мощности 10. Крутящий момент катушки 6 вызывает появление в датчике 14 сишала, пропорционального ве.т5чине крутящего момента, который поступает с датчика 14 в пассивнь5Й алгебра{ческ{а{ суммаtop 13. Одновременно сигнал с генератора 12 гармонических колебаний через прецизионные делители 18, 19 также попадает в пассивный алгебраический сумматор 13, где сравнивается с сигналом датчика крутящего момента 14. Результирующий сигнал с пассивного сумматора 13 усиливаетсй усилителем 35 и поступает в анализатор передаточной функции 16. Сюда же поступают сигналы с фазалш,равными О и 90° от генератора 12 гармонических колебагош. Анализатор 16 посредством автоматического изменения коэффициетов деления, в прецизионных ослабителях 18 и 19 минимизирует сигнал с выхода пассивного сумматора 13 по квадратичному критершо. Сигналы, пропорциональные коэффищ енту деления в прецизионных ослабителях 18, 19, пропорциональны измеряемым свойствам материалов, при этом сигнал, поступающий на прецизионный ослабитель 18, пропорционален динамическог.} модулю, а на ослабитель 19 - модулю потерь. Анализатор 16 также включает в себя устр-ойстБо для автоматической регулировки масштабов измеряемых свойств. Это необходимо для обеспечения равномерной тотаости для материалов как с малым,; так и с большим содержанием модулей. Измеряемые величины выводятся на блок измерения 17 и могут быть записаны на приборе непрерывной записи измеряемых характеристик (на чертеже не показан). Последнее нео6ход мо для измерения характеристик матертшлов при нейзотермических ремсимах испытштай. Предлагаемое устройство обеспешвает повышеюш точности измерения реологических свойств материалов, высокую степень автоматизации эксперимента и возмояшость проведения измерений при HeHsoxepNaRtecKHx режимах испытанш для материалов как с большим, так и с малым содержание динамических модулей. Формула изобретения Устройство для измерения реологичесю{х свойств 1вердь5х материалов, содержащее термокамеру с регулятором температуры, активный и пассивный захваты для испытуемого образца, замкнутьп следягшй контур, включающий генератор гармонических колебаний, с выходами, сдвинутыш по фазе на 90°, датчик утла поворота образид, сравниваюи1ее устройство, усилители напряжения и мощности, подсоединенные к приводной катушке, связанной с актив {ымзахватом и помещенной в однородное поле постоянного магнита, анализатор передаточной функции и прецизиош- ые ослабители, отличающееся тем, что, с целью повышеш1я измерений и coKpauisiiiffi Бремени испытаний, оно снабжено cзязa ны 4 с пассивным захватом датчиком крутящего момента и пассив1чым сумматором, один нз входов которого соеддшен с датчиком крутящего .гс- лекта, а дв.а других - с выходами генератора гармош ческ51х колебаний, причем выход сумматора соед1шен через дополн п:ельньп1 усили1-ель с одним нз входов анализатора передаточной функции, другие входы которого подсоединены к выходам генератора, а выход - к блоку измерен{1я и прецизиош ым ослабителям, установленным в цепи между пасс}1вным сумматором и , генератором rapMOHtr-iccKiix колебаний. Источники 1шформацки, принятые во внимаHsie при зксперт51зе 1.Заводская лаборатория. 1973, т. 39, 11, с. 1402-1404.. 2.Авторское свидетельство. СССР W 43480, кл. GOi N 1/16,1972.