Устройство для измерения демпфирующих свойств материалов при свободных крутильных колебаниях Советский патент 1980 года по МПК G01H1/10 

Изобретение относится к виброизмерительной технике, в частности к конструкциям систем для измерения демпфирующих свойств материалов при свободных крутильных колебаниях, и может быть использовано при проведении физико-механических испытаний пленочных материалов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения демпфирующих свойств материалов при свободных крутильных коле баниях, содержащее осветитель, состо щий из оптически связанных источника света и закрепляемого на исследуемом объекте зеркала, блок считывания состоящий из трех фотоэлектрических приемников, установленных в фиксированных точках относительно положения равновесия и оптически связанных с зеркалом, блок управления, подключен ный к выходам фотоэлектрических прие.мников, и электронно-счетный частотомер 1 . Недостатком устройства является то ,что для определения периода и декремента затухания колебаний необходима ручная обработка данных, полу ченных при измерении, что требует зн чительных затрат времени и ограничивает точность измерения вьпиеуказанных параметров колебания. Цель изобретения - уменьшение времени измерения. Указанная цель достигается., тем, что блок управления устройства снабжен формирователем импульсов запуска и последовательно соединенной с ним схемой запуска с 3-мя выходами, формирователем импульсов декремента затухания, формирователем импульсов измерения периода колебаний, подключенными соответственно входами к 3-м выходам фотоэлектрических приемников, симметричным .трехвходовым триггерюм соединенным первым входом с выходом формирователя декремента затухания, вторым входом - с выходом формирователя измерений периода колебаний и третьим - с первым входом формирователя импульсов запуска, схемой измерения декремента затухания и счетной декадой, подключенными соответственно к первому и второму выходам трехвходового триггера, а выходы схемы измерения декремента затухания,счетной декады, второй и третий выходы схемы запуска подключены ко входам управления электронно-счетного частотомера. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 затухания крутильных колебаний . Устройство для измерения демпфирукхаих свойств материалов при свобод ных крутильных колебаниях содержит осветитель 1, состоящий из оптически связанных источников света 2 и закрепляемого на исследуемом объекте 3 зеркала 4, блок 5 считывания, состоящий из трех фотоэлектрических приемников 6, 7 и 8, установленных в фиксированных точках относительно положения равновесия и оптически связанных с зеркалом, блок 9 управления, подключенны1й к вьзходам фотоэлектрических приемников, электронно-счетный частотомер 10. Блок 9 управления снабжен формирователем 11 импуль сов запуска и последовательно соединенной с ним схемой 12 запуска с тремя выходами, формирователем 13 им пульсов декремента затухания, формирователем 14 импульсов измерения периода колебаний, подключенными соответственно входами к трем выходам фотоэлектрических приемников, симметричным трехвходовым триггером 15, соеДйн енным первым входом с выходом формирователя декремента затухания, вторым входом - с выходом фОЕЖИрователя измерений периода колебаний и третьим - с первым выходом формирова теля импульсов запуска, схемой 16 измерения декремента затухания и счетной декадой 17, подключенными соот.ветственно, к первому и второму выходим трехвходового триггера, а выходы схемы измерения декремента затухания, счетной декады, второй и третий выходы схемы запуска подклю чены ко входам управления электронно счетнохо частотомера. Устройство работает следующим образом. Испытуемый образец 3 с укрепленным Ж Мем Зеркалом 4 закручивают на угол Лд, превышающий угол dC, соответствующий исходной амплитуде А,, и образец 3 начинает совершать крутильные колебания, вследствие чего луч света от источника 2 света, отра жаясь от зеркала 4, совершает колебательные движения вдоль измерительной линейки блока 5 считывания с фотозлёкт&й ейкими приемниками 6, 7 и последовательно освещая их. Н чалЁнаяамгтлитуда колебаний све тово1голуЧа Ар несколько превышает исходную амплитуду А. При освещении световым лучом фото эл ктрйчес когО приемника б в нем генерируется импульс запуска, который поступает в формирователь 11 им пуяьсбв- запуска; где нормируется по амплитудеИ длительности, а затем поступает на схему 12 запуска. Схем 12 запуска вырабатывает команду На чало измерения, которая поступает на триггер 15 и электронно-счетный частотомер, 10. При обратном движении луч света снова освещает фотоэлектрический приемник б, в котором формируется импульс, затем нормируется в формиррвателе 11 импульсов запуска и переводит электронно-счетный частотомер 10 в положении Запрет измерения. Таким, образом, в период, когда амплитуда колебаний превышает величину А, измерения не производятся. В момент времени, когда амплитуда колебаний светового луча становится равной А, фотоэлектрический приемник б формирует единственный импульс, который после нормирования в формирователе 11 импульсов запуска переводит схему 12 запуска, а через нее электронно-счетный частотомер 10 и триггер 15 в режим измерения. В момент выдачи команды Начало измерения триггер 15 находится в состоянии логического О (первый вход закрыт, второй - открыт), счетная декада 17 и схема 16 измерения декремента затухания также находятся в состоянии О. При движении, светового луча через соответствующую точку А (фиг. 2) фотоэлектрический приемник 7 генерирует импульс отрицательной поляр- ности, который через формирователь 13 импульсов декремента затухания поступает на первый вход триггера 15. Но так как триггер 15 находится в состоянии логического нуля, то этот импульс не изменяет его состояния. В момент прохождения светового луча через соответствуквдую точку 1 в фотоэлектрическом приемнике 8 генерируется импульс отрицательной полярности, который через формирователь 14 импульсОв поступает на второй вход триггера 15 и переводит .его в состояние логической единицы. На втором выходе триггера 15 по:является импульс, который поступает на вход счетной декады 17, переводит ее в состояние 1 и запускает электронносчетный частотомер 10. Затем световой луч проходит через точку В, в фотоэлектрическом приемнике 8 генерируется импульс, который поступает через формирователь 14 импульсов на второй вход триггера 15, но так как триггер 15 находится в состоянии логической единицы (вход 2 закрыт - вход 1 открыт), то этот импульс не изменяет его состояния. При прохождении светового луча через соответствующую точку к в фотоэлектрическом приемнике 7 генерируется импульс отрицательной полярности, который через формирюватель.13 импульсов поступает на первыйвход триггера 15 и переводит его в состояние логического нуля (вход 1 закрыт - вход 2 открыт). Импульс с первого

выхода триггера 15 поступает на вход схемы 16 измерения декремента затухания. После поступления fia ее вход импульса запускается электронно-счетный частотомер 10.

Переключение триггера 15 из одного положения в другое происходит при поступлении на его первый вход импульса отрицательной полярности с формирователя 13 импУльсовдекремента затухания, а на второй вход - с формирователя 14 импульсов измерения периода колебаний. При этом в триггере происходит логическое разделение последовательности импульсов на импульсы, измеряющие период колебаний, и импульсы, измеряющие декремент зату.хания.

Затем световой луч проходит через точки, соответствующие С и Л. В первом случае состояния триггера 15 не изменяется, так как он находится в состоянии логического нуля, а во втором случае на второй вход триггера 15 поступает импульс отрицательно полярности, который переводит его в состояние логической единицы. На втором выходе триггера 15 появляется импульс, который переводит счетную 17 в состояние 2,

Следовательно, при Движений светового луча от точки Е до точки Д происходит измерение одного полного периода колебаний, которое выражается в виде последовательности двух импульсов, соответствукидих началу и концу полного колебания.

При появлении на входе счетной декады 17 десятого импульса (или кратного 10) декада переходит в состояние О, и на ее выходе формируется импульс, который останавливае электронно-счетный частотомер 10. В результате этого в нем измеряется время десяти полных колебаний.

Счетная декада 17 позволяет измерять время 25, 50 и 100 полных колебаний. На этом процесс измерения периода колебаний завершается.

Процесс измерения декремента затухания продолжается до тех пор, пока амплитуда колебаний образца не станет равной А 4- N (точка К) , а на электронно-счетном частотомере не установится значение декремента затухания, равное 1/N.

В момент, когда амплитуда светового луча станет меньше величины Aj + N, устройство самоотключается.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что оно зна- чительно сокращает время измерения и делает его незаменимым при производственных испытаниях.

Формула изобретения УстрЮйство для измерения демпфирующих свойств материалов при свободных крутильных колебаниях, содержащее осветитель, состоящий из оптически связанных источника света и закрепляемого на исследуемом объекте 5 зеркала, блок считывания, состоящий из трех фотоэлектрических приемнИ7 ков, установленных в фиксированных точках относительно положения равновесия и оптически связанных с зеркалом, блок управления, подключенный к выходам фотоэлектрических прием1 иков, и.электронно-счетный частотомер, (5т. личающеес я тем, что, с целью уменьшения времени измерения, блок yпpc влeния снабжен формировате5лем импульсов запуска и последовательно соединенной с ним схемой запуска с тремя выходами, формирователем импульсов декремента затухания, формирователем импульсов измерения

0 периода колебаний, подключенными

соответственно входами к трем выхо- дам фотоэлектрических приемников, симметричным трехвходовый триггером, соединенным первым входом с выходом

5 формирователя декремента затухания, вторым входом - с выходом форгшроватеЯя измерений периода Колебаний и третьим - с первым выходом формирователя импульсоч запуска, схемой измере

Q ния декремента затухания и счетной декадой, подклк)ченными соответственно к первому и ;вт6рому выходам трехвходового триггера, а выходы схемы измерения декремента затухания, счетной декады, второй и третий выходы

5 схемы запуска подключены ко входам управления электронно-счетного частотомера .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2599628/28, кл. G- 01 Н 1/10, 1978 (прототип).

781599

(2

rt

10