Устройство для определения физико-механических свойств поверхностей материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение предназначено для определения физико-механических свойств поверхностей материалов при различных температурах и может быть использовано в радиотехнической и авиационной промышленностях, производства стекла и керамики, а также в научных исследованиях.

Известно устройство для исследования поверхностного слоя материала без его разрушения, содержащее излучающий и приемный преобразователи, механизм перемещения этих преобразователей, измеритель угла наклона преобразователей и подложку из исследуемого материала. Излучакщий и приемный преобразователи расположены на каретках, имекхцих возможность перемещения по выпуклой части блока передачи ультразвуковых колебаний,а плоская часть этого блока прикладывается к исследуемому материалу. Возбужденная излучающим преобразователем объемная ультразвуковая волна проходит через каретку, на которой закреплен этот преобразователь и блок передачи ультразвуковых колебаний, и, дойдя до поверхности исследуемого материала,- трансформируется в по-.

верхностную волну, идущую по поверхности .этого материала под плоской частью блока передачи ультразвуковых колебаний, далее волна принимается приемным преобразователем,пройдя опять через блок передачи ультразвуковых колебаний и каретку, с закрепленным на ней приемным преобразователем. Информацию о физико-механических свойствах поверхностей материалов получают по скорости распространения поверхностей акустической волны и по разнице амплитуд этой волны на входе и выходе данного устройства. Угол наклона излучающего и приемного преобразователей к поверх-ности исследуемого материала беретсЛ из соотношения скоростей распространения объемных ультразвуковых волн в материале блока передачи ультразвуковых колебаний, каретки и исследуемом м5.териале i l Недостатком данного устройства является паразитное затухание полезного сигнала в материале блока передачи ультразвуковых колебаний, которое из-меняется при изменении температуры Исследования свойств поверхности материала, наличие отраженных от сопри;касающихся частей блока передачи ультразвуковых колебаний объемных волн, вносящих значительные погрешности в результаты .измерения степени затухания полезного сигнала, и, кроме того, неточность в определении скорости распространения поверхностной акустической волны при различных температурах, вызванная изменением геометрических размеров блока передачи ультразвуковых колебаний

Наиболее близким техническим решением по своей сущности является устройство для определения физикомеханических свойств поверхности материалов, содержащее корпус,размещенные в нем держатель образца, излучающий и приемный преобразователи, закрепленные на механизмах перемещения, измерители угла наклона преобразователей, генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающему преобразователю, усилитель,подключенный к приемному преобразоватепю, и регистрирующее устройство, к которому подключены выходы генератора зовдирующих импульсов и усилителя Г J.

Недостаток известного устройства состоит в низкой а очности измерений

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что механизмы перемещения выполнены в виде сегментных червячных колес, совмещенных с червяками, а держатель образца подпружинен с возможностью вертикального перемещения, причем преобразователи закреплены на секущих плоскостях сегментных червячных колес.

Работа устройства для определения свойств поверхностей материалов поясняется чертежом.

Устройство состоит из корпуса 1, высокочастотных разъемов ввода 2 си1нала и вывода 3 сигнала,держателя 4 образца, подпружиненного пружиной 5, штока 6 вертикального перемещения с ручкой 7 перемещения, кронштейнов излучающей 8 и приемной

9акустических систем, червяков

10и 11, сегментных червячных колес 12 и 13, преобразователей 14 и 15, исследуемого материала 16, измерителей 17 угла наклона излучающего и приемного 18 преобразователей,гене.ратора 19 зондирующих импульсов, усилителя 20 регистрирукадего устройсва, состоящего из последовательно соединенных генераторов 21 счетных импульсов, ключа 22, и счетчика 23.

Работает устройство следующим образом.

Сигнал с генератора зондирующих импульсов 19 поступает на ключ 22 и через высокочастотный разъем 2 на излучающий преобразователь 14,где преобразуется в поверхностные акустические волны, распространякадиеся по поверхности исследуемого материала 16. Ключ 22 открывает прохождение импульсов генератора счета 21 на счетчик 23. Через определенный промежуток времен поверхностная волна достигает приемного преобразователя 15, где преобразуется в электромагнитный сигнал и через высокочастотный разъем 3 и усилитель 2 поступает на ключ 22 и закрывает прохождение счетных импульсов с генератора 21, таким образом, счетчик 23 зафиксирует время прохождения поверхностной волны по исследуемому материалу 16,а усилитель 20 - степень ослабления этого сигнала. При изменении температуры исследования материала скорость распространения акустической волны в материале изменяется, это влечет за собой изменение угла наклона излучающего 14 и приемного 15 преобразователей посредством вращения червяков 10 и 11 и сегментных червячных колес 12,13, что можно производить в ходе температурных исследований свойств поверхностей материала 16. Наличие держателя образца 4 создает надежный акустический контакт преобразователей 14 и 15 непосредственно с материалом 16 при любых углах наклона этих преобразователей к поверхности этого материала.

Таким образом, отсутствие блока передачи ультразвуковых колебаний и наличие акустической системы, обеспечивающей непосредственный контакт излучающего и приемного преобразователей, позволяет повысить точность определения физико-механических свойств поверхностей материалов.

Формула изобретения

Устройство для определения физико-механических свойств поверхностей материалов, содержащее корпус,размещенные в нем держатель образца, излучагаций и приемный преобразователи, закрепленные на механизмах перемещеНИН, измерители угла наклона преобразователей, генератор зондирующих импульсов, подключенный к излучающему преобразователю, усилитель,подключенный к приемному преобразователю, и регистрирующее устройство, к

которому подключены выходы генератора зондирующих импульсов и усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, механизмы перемещения выполнены в

виде сегментных червячных колес,

совмещенных с червяками, а держатель образца подпружинен с возможностью вертикального перемещения, причем преобразователи закреплены на секущих

плоскостях сегментных червячных, колес.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4038865, кл. 73-67.7, 1977.

2. Колесников А.Е. Ультразвуковые измерения, М., Издательство стандартов, 1970, с. 80-82 (прототип) .