Устройство для измерения реологических характеристик твердых материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N11/16 

на ЭО, датчики деформации и напряжения, устройство сравнения, один из входов которого подключен к вых,оду генератора с нулевой фазой,- другой ВХОД- к выходу датчика деформации, причем выход устройства сравнения соединен с входом силовозбуднтеля, блок идентификации, состоящий из двух делителей напряжения, сумматора, два входа которого соединены с выходами делителей, сравнивающего устройства, один вход которого, являющийся первым ЗХОДОГ4 блока идентификации, соедкнен с датчиком напряжения, другой с выходом суг.«.1атора, являющимся сигнальным выходом блока идентификации, блоканастройки делителей, два входа которого, являющиеся вторым и тратьйм входами идентификации, соединены со входалш делителей, третий --с выходом устройства сравнения, а два выхода - соответственно с управляющиГШ входами первого и второго делителей, блока измерений, входы которого соединены с управляющими входами делител й напряжения, образующими измерительный вход блока идентификации. В известном устройстве с ростом частоты возрастает погрешность в определвБии комплёкснОГО модуля материала. Это приводит к ограничению диапазона рабочих частот.

Целью изобретения является повьтшение точности измерений и расширение частотного диапазона.

Эта цель Достигается тем, что в известном устройстве, содержащем генератор гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазе на 90, датчики деформации и напряжения, устройство сравнения, один из входов к:оторого подключен к выходу генератора с нулевой фазой, другой вход - к выходу датчика деформации, силовозбудитель образца, механически связанный с образцом и датчиком деформации, причем выход устройства сравнения соединен с входом силовозбудителя, и блок идентификации,состоящий из двух делителей напряжения,сумматора,два входа которого соединены с выходами делителей, сравнительного устройства, один вход которого являющийся первым входом блока .идентификации , соединен с датчиком напряжения,другой - с выходом сумматора, являющимся сигнгшьным выходом блока идентификации, блока настройки делителей, два входа которого являющиеся вторым и третьим входами блока идентификации соединены со входами делителей., третий - с выходом устройства сравнения, а два выхода соответственно с управляющими входами делителей напряжения, образующими измерительный выход блока идентификации, введены дополнительно фазовращатель на 90°, второй блок идентификации, первый вход которого ::оединен с выходом датчика деформации

второй вход - с выходом генератора с нулевой фазой, третий вход - с выходом генератора с фазой, сдвинутой на 90°, а сигнальный выход - со вторым и третьим входами первого блока идентификации, со вторым-неиосредственио, а с тпетьим - через дополнительный фазовращатель о

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит генератор гармонических колебаний 1 с двухфазным выходом силовозбудитель 2 образца, устройства сравнения 3, 4, термокамеру 5, датчики деформаций б и напряжений 7, делители напряжения 8-11, блоки настройки делителей 12, 13,фазовращатель на 90 14, сумматоры 15, 16, блок идентификации 17.

Устройство.работает следующим образом.

Гармонический сигнал xCt) подается с выхода генератора 1 на вход элемента сравнения 3, на выходе которого формируется разность между этим сигналом и сигналом от датчика деформации б. Эта разность управляет силовозбудителем 2, которым нагружен образец по периодическому закону. При этом на выходах датчиков б и 7 появляются сигналы {i-) и Y(-t; . Сигналы )(W я W на выходах генератора 1 пропускаются через управляемые делители 8, 9, заTazvi суммируются на сумматоре 15, выходе которого формируется сигнаЛ: Xfilfcb qSiniut + tosuv-fc,

где q и cj - коэффициенты, зависящи соответственно от положения делителей 8 и 9 .

Блок настройки 12 делителей 8 и 9 регулирует их коэффициент передачи таким образом,- чтобы минимизировать средний квадрат рассогласования, между выходами сумматора 15 и датчика деформации 6

T(t) %Ct)-x(t),

сформированного на выходе устройства сравнения 4.

В результате настройки делителей 8 и 9 сигнал а() на выходе сумматора 15 становится в точности равным первой гармонике сигнала

i ; tl a SinCa;i:H-V)

Этот сигнал с помощью фазовращателя 14 преобразуется в сигнал

yrj.i.) )

Сигналы X(,(.t} и Xi(t; через делитли 10, .11 подаются на вход сумматора 16, на вход сумматора поступает и сигнал с датчика напряжения 7, На выходе сумматора 16 формируется

.vt)Vlt)(Lut+4)CfLci5 tos(),

где с и Сг - коэффициенты, соответствующие положениям делителей 10 и 1

С выхода блока 16 сигнал поступает На блок сравнения 18, сигнал с

которого подается на блок 13. Блок настройки 13 делителей 10 и 11 регулирует их коэффициент передачи таким образом, чтобы минимизировать средний квадрат (.t) . В результате настройки коэффициенты С и Cij. принима1от значения, в точности равные действительной и мнимой частям комплексного коэффициента передачи, связывающего первые гармоники сигнала на выходе датчика напряжения 7 и сигнала на выходе датчика деформации б.

Этот коэффициент, измеренный с помощью блока 16, равен комплексному модулю материала, соответствующему частоте tu - первой гармоники сигнапов X(t) и ) и не содержит в себе погрешностей, обусловленных неидентичностью сигналов X(t) и X(t) .

Таким образом, устройство позволяет повысить точность измерений и рас|Ширить диапазон рабочих частот, Формула изобретения

Устройство для измерения реологических характеристик твердых материалов, содержащее генератор гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазе на 90°, датчики деформации -и напряжения, устройство сравнения, один из входов которого подключен к выходу генератора с нулевой фазой, другой вход - к выходу датчика деформации, силовозбудитель, механически связанный с образцом и датчиком деформации, выход устройства сравнения соединен с входом силовозбудителя, и блок идентификации, состоящий из двух делителей напряжения, сумматора, два входа которого соединены с выходами делителей, сравнивающего устройства, один вход которого, являющийся первым входом блока идентификации, соединен с датчиком напряжения другой - с выходом сумматора, являющийся сигнальным выходом блока идентификации, блока настройки делителей, два входа которогЬ, являющиеся вторым и третьим входами блока идентификации, соединены со входами делителей, третий - с выходом устройства сравнения, а два выхода - соответственно с управляющими входами, первого и второго делителей, блока измерений, входы которого соединены с управляющими входами делителей напряжения, образующими измерительный выход блока идентификации, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения частотного диапазона, в устройство введены дополнительно фазовращатель на 90°-, второй блок идентификации, первый вход которого соединен с выходом датчика деформации, второй вход - с выходом генератора с нуле-, вой фазой, третий вход - с выходом генератора с фазой, сдвинутой на 90°, а сигнальный выход - со вторым и третьим входам первого блока идентификации, со вторым - непосредственно, а с третьим - через дополнительный фазовращатель,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Прибор для исследования динамических характеристик полимеров на низких частотах,- Заводская лаборатория, 1973, № 11, том 39, с.14021404.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2434252/18-25,кл. Q01N 11/16

.1977.