Устройство для определения физико-механических характеристик твердых материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N11/16 

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДБ1Х

1

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических характеристик материалов методом вынужденных крутильных колебаний и может быть использовано для контроля свойств материалов в химической промышленности и для научных исследований.

Известен прибор для измерения динамических вязкоупругих свойств жидких или твердых материалов, состояший из нижней и верхней пластин, отстаюш,их друг от друга для удержания между ними измеряемого образца, системы возбуждения высокочастотных синусоидальных колебаний нижней пластины, которая поддерживается торсионом, и системы съема частоты и амплитуды движения каждой пластины 1.

Недостатком данного прибора является высокая частота деформирования исследуемого образца, что не позволяет обнаружить ряд релаксационных эффектов материалов и наличие упругого торсиона, который загрубляет всю колебательную систему.

Известен также колебательный вискозиметр, работаюший на вынужденных колебаниях, содержащий возбуждающую и МАТЕРИАЛОВ

измерительную схемы и колебательную систему. Время перемещения чувствительного элемента из одного крайнего положения в другое и обратно однозначно зависит от динамических характеристик исследуемого материала. Реверсирование движения осуществляется с помощью двух фотоэлектрических датчиков 2.

Недостатком данного колебательного вискозиметра является наличие начального

(Q демпфирования за счет элементов центрирования колебательной системы (керновое крепление и камневые опоры) и низкая экспрессность информации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является прибор для исследования динамических характеристик полимеров на низких и инфранизких частотах, также работающий на вынужденных крутильных колебаниях и содержащий колебательную систему, систему возбуждения колебаний и систему съема информации 3.

Этот прибор также обладает невысокой точностью измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что в устройство для определения физико-механических характеристик твердых материалов, содержащем колебательную систему, систему возбуждения колебаний и съема информации, введена рамка, нижний край которой закреплен непосредственно на исследуемом образце, а верхний край свободно расположен в центрирующем узле. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство для определения физико-механических характеристик материалов состоит из колебательной системы, в которую входит реверсивный двигатель 1, редуктор 2, подвижная штанга 3 с зажимом 4 для исследуемого образца 5 и неподвижный зажим 6. На подвижной щтанге жестко закреплена шторка 7 оптического датчика реверса вращения двигателя 1, которая входит в зазор между источником 8 освещения и фотодиодом 9 или между источником 10 освещения и фотодиодом 11. На этой же Ц1танге находится зеркальце 12 регистрации колебаний колебательной системы, на которое падает луч света от источника 13, отражается и попадает на оптико-электронное устройство 14. На исследуемом образце 5 нижним краем 15 закрепляется легкая рамка 16, а верхним краем 17 рамка располагается в центрирующем узле 18, на верхнем краю этой рамки расположено зеркало 19, на которое падает луч света от источника 20, отражается от него и падает на оптико-электронное устройство 14. С оптических датчиков реверса сигнал поступает на один из формирователей 21 или 22, откуда поступает на ключ 23 реверсирования вращения двигателя 1. Работает устройство следующим образом. При срабатывании одного из преобразователей реверса, например, 8 или 9, электрический сигнал поступает на формирователь 21, откуда через ключ 23 поступает на двигатель 1, который начинает вращаться, приводя в движение через редуктор 2 подвижную щтангу 3 с зажимом 4 и верхний край исследуемого образца 5. При этом приходит в движение зеркальце 12 и соответственно перемещается луч света, что фиксируется в оптико-электронном устройстве 14. Одновременно с началом движения колебательной системы в движение придет и оптическая шторка 7, которая входит в за.зор между фотодиодом II и источником 10 освещения. Через определенный промежуток времени, обусловленный физико-механическими свойствами исследуемого образца 5, придет в движение рамка 16, закрепленная на исследуемом материале 5. Для избежания перекосов рамки верхний ее край центрируется центрирующим узлом 18 (например, воздушным подщипником, керновой опорой или электромагнитами). При движении рамки 16 движется и закрепленное на ней зеркальце 19, соответственно перемещается и отражающийся от зеркала луч света от источника 20. Это перемещение также фиксируется в оптико-электронном устройстве 14. По сдвигу фаз между ходом отраженного луча от зеркала 12 и ходом отраженного луча от зеркала 19 судят о физикомеханических характеристиках исследуемых материалов. При полном вхождении оптической ш-торки 7 оптического датчика реверса в зазор между фотодиодом 11 и источником освещения 10 срабатывает формирователь 22 и ключ 23, при этом происходит реверсирование вращения двигателя 1, колебательная система начинает движение в противоположную сторону до срабатывания датчика реверса на фотодиоде 9 и источнике света 8 и т. д. Сдвиг фаз между световыми лучами от зеркала 12 и зеркала 19 зависит от физикомеханических характеристик исследуемого материала и не зависит от направления вращения двигателя и колебательной системы. Таким образом, применение легкой рамки в системе съема информации, непосредственно закрепленной на исследуемом образце и центрируемой узлом центрирования, не имеющим начального модуля упругости и динамической вязкости системы, позволяет повысить точность измерения физико-механических характеристик исследуемых материалов. Формула изобретения Устройство для определения физико-механических характеристик твердых материалов, содержащее колебательную систему, систему возбуждения колебаний и съема информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено рамкой, нижний край которой закреплен непосредственно на исследуемом образце, а верхний край свободно расположен в центрирующем узле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии № 1376104, кл. G 15, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 702270, кл. G 01 N 11/16, 1977. З.«3аводская лаборатория, 1973, № 11, с. 1402 (прототип).

тЫ