Устройство для резонансных испыта-Ний ОбРАзцОВ МАТЕРиАлОВ и издЕлий Советский патент 1981 года по МПК G01N3/38 G01M7/00 

Изобретение относится к исследова нию прочностных свойств материалов, а именно к устройствам для резонансных испытаний образцов материалов и изделий. Известно устройство, содержащее электромагнитный возбудитель колебаний и задающий генератор с самовозбуждением ij. В устройствеиспользуется.электро магнитный возбу цитель колебаний, .работающий без подмагничиванця. Поскольку основная частота возбуждавдей силы у такого возбудителя равна удвоенной частоте тока возбуждения, то в цепь обратной евязи задающего генератора вйеден перестраиваемый фильтр, пропускающий сигнал с часто той, равной половине резонансной .ча тоты испытуемо,го образца, что обеспе чивает возбуждение его резонансных колебаний. Недостатком известного устройств является невозможность, автоматической подстройки- частоты возбуждения в случае изменения резонансной час(тоты испытуемого образца или издели в процессе испытания. Наиболее близким к изобретению. по технической сущности и достигаемому результату является устройство для резонансных испытаний образцов иатериалов и изделий, содержащее усилитель мощности, подключенный к еговходу электромагнитный возбудитель колебаний, цепь положительной обратной связи, включающую измерительный вибропреобразователь, частотно-избирательный усилитель и фазовращатель и автоматический регулятор уровня возбуждения L2. В этом устройстве используется электромагнитный возбудитель колебаний с подмагничиванием постоянным током, у которого частота возбуждающей силы равна частоте тока возбуждения, что дает возможность возбуждения автоколебаний образца (изделия). Однако небольшой диапазон возбуждающи : токов для возбудителей колебаний с подмагничиванлем постоянным током весьма ограничивает возможность варьирования уровнем колебаний Образца, в особенности при автоколебательном режиме возбуждения, когда устойчивость автоколебаний обеспечивается % в ограниченно.. динамическом диапазоне. Поэтому в известных устройствах не обеспечивается эффективное испол зование автоматических регуляторов уровня возбуждения. В этом отношении предпочтительным является использов ние в устройстве электромагнитного возбудителя колебаний без подмагничи вания. Однако в этом случае не обеспечивается автоматическое возбуждени {колебаний образца на его резонансной частбте, что снижает точность регули рования заданного уровня динамических деформаций и, следовательно, при водит к снижению достоверности результатов испытаний. Цель из,обретения - повышение дос товерности результатов испытаний. Эта цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено последовательно включеннь ет в цепь положительной обратной связи между выходом вибропреобразователя и входом частотно-избирательного усилителя а формирователем импульсов и делителем частоты с коэффициентом деления,равным .. Кроме того, для облегчения за пуска устройства при и пытании образ ца или изделия в печи, оно снабжено конденсатором и прерывателем, подклю ченными параллельно нагрузке одного из каскадов частотно-избирательного усилителя. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Образец 1 с наклеенными на его ра бочей части тензорезисторами 2,распо ложен в электрической печи 3. Концы образца 1 прикреплены к валикам 4 подшипниковых опор, к которым прикреплены также якори 5 электромагнитных возбудителей 6 колебаний.Устройство содержит также цепь положительной обратной связи, включающую измерительный вибропреобразователь 7, усилитель 8, формирователь 9 импульсов , делитель 10 частоты с коэффициентом деления, равным 2, частотно-избирательный усилитель 11, парал лельно нагрузке одного из каскадов которого подключены конденсатор 12 и прерыватель 13, фазовращатель 14 и потенциометры 15 и 16, соответственно, ручной и автоматической регулировки. К потенциометру 16 подключен усилитель 17 мощности, выход которого соединен с возбудителями 6 колеба НИИ. Кроме того, в состав устройства входит автоматический регулятор уровня возбуждения, включающий подключенный к внбропреобразователю 17 И:Нтегрируняций усилитель 18 подключенный через выпрямитель 19 к первому входу блока 20 сравнения, ко второму входу которого подключен источник 21 опорного напряжения, усилитель 22 мощности и реверсивный двигатель 23, с валом которого кинематически связан движок потенциометра 16. Индукционный вибропреобразователь 7 установлен на одном из валиков 4 и представляет собой индукционный преобразователь скорости угловых колебаний. Устройство работает следующим образом. Запуск устройства осуществляется периодическим включением конденсатора 12 с помощыг прерывателя 13. При этом в частотно-избирательном усилителе 11 возникают затухающие электрические колебания с частотой fp,которые с помощью усилителя 17 мощности и электромагнитных возбудителей б преобразуются в колебания (в данном случае изгибные) образца 1 на его собственной частоте. Угол поворота валиков 4 пропорционален деформации образца 1. Индукционный вибропреобразователь 7 вырабатывает синусоидальный сигнал, пропорциональный скорости угловых колебаний валика 4, который усиливается усилителем 8 до уровня, необходимого для работы формирователя 9 импульсов и делителя 10 частоты. Импульсы с выхода формирователя 9, частота следования которых равна собственной частоте f-i , коле15аний образца 1 запускают делитель 10 частоты, который осуществляет деление частоты на 2 и вырабатывает сигнал П-образной формы, который поступает на вход частотно-избирательного усилителя 11, настроенного на частоту fo первой гармоники входного сигнала { f о -fc-) Выходной синусоидальный сигнал .усилителя 11 через фазовращатель 14 и потенциометры.15 и 16 поступает на вход усилителя 17 мощности и таким образом цепь положительной обратной связи замыкается. Уровень возбуждения регулируется в процессе испытаний следующим образом. Проинтегрированный интегрирующим усилителем 18 сигнал ви-бропреобразователя 7, пропорциональный углу поворота валика 4, выпрямляется и подается на блок 20 сравнения с опорным напряжением , источника 21, пропорциональным заданному уровню колебаний образца. Сигнал рассогласования с выхода блока 20 сравнения усиливается по мощности и подается на реверсивный двигатель 23, перемещающий движок потенциометра 16. Выполнение устройства по автоколебательной схеме с электромагнитным возбудителем колебаний, не имеющим подмагннчйвания постоянным током,расширяет диапазон частот, в котором автоколебания устойчивы, и тем самым повышает достоверность результатов испытания. Формула изобретения 1. Устройство для резонансных испытаний образцов материалов и изделий, содержащее усилитель мощности,

подключенный к его выходу электромагнитный возбудитель колебаний, цель положительной обратной связи, включающую измерительный вибропреобраэователь, частотно-избирательный усилитель и фазовращатель и автоматический регулятор уровня возбужденияг отличающееся . тем, что; с целью повышения достоверности результатов испытаний, оно снабжено последовательно включенными в цепь положительной обратной связи между выходом вибропреобразователя и входом частотно-избирательного усилителя формирователем импульсов и делителем частоты с коэффициентом деления, равным 2.

2. Устройство по п. 1, о. т л и чающееся тем, что, с целью

облегчения его запуска при испытании образца в печи, оно снабжено конденсатором и прерывателем, подключенными параллельно нагру, ке одного из каскадов частотно-избирательного усилителя .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3390560, кл. 73-67.2, 1968.

2. Максимов В.П., Мамулсшвили Г.А. Автоматический регулятор амплитуды механических колебаний деталей мбииин. 15 Сб. Вибрационная техника. М;,МДНТП им. Дзержинского, 1967, вып. 2, с. 29-35.