Устройство для испытания изделий на ударные нагрузки Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания изделий на ударные нагрузки.. .

Известно устройство для динамических испытаний изделий, содержащее генератор импульсов, усилифель мощности и электродинамический возбудитель колебаний, цепь обратной связи, включающую вибродатчик, соединенный сконтрольно-измерительной аппаратурой 1,

Устройство позволяет испытывать на ударные нагрузки изделия, в контролируемых точках которых установлены вибродатчики, однако устройство не позволяет испытывать изделия, на которые невозможно установить видррдатчик.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытаний изделий на ударные нагрузки, содержащее формирователь ударного импульса, состоящий из кварцевого стержня с полостью, заполненной светочувствительной жидкостью, оптический квантовый генератор (ОКГ), преобразователь светового потока с и-нтерферометргиии, оптически связанный через отражающую поверхность изделия с ОКГ, блок определения параметров нагрузки, включающий в себя измеритель временных интервалов, детектор Г2.

Устройство позволяет испытывать малогабаритные изделия, на «которые невозможно установить вибродатчики, однако устройство способно контроля- . ровать колебазшя испытуемых изделий, амплитуда которых соизмерима с дли10ной волны квантового генератора, что сужает диапазон измерения.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений, параметров нагрузки при ударных испытаниях.,

Указанная цель достигается т&л, что устройство для испытаний изделий на ударные нагрузки, содержащее формирователь ударного импульса,сос20тоящий из кварцевого стержня с полостью, заполненной светочувствительной жидкостью, оптический квавтовый генератор (ОКГ), преобразователь светового потока с интерферометрами,

25 оптически связанный через отражающую поверхность изделия с ОКГ, блок определения параметров нагрузки, включакнций в себя измеритель временных интервалов, детектор, снабжено формирователем временных ворот, выпол30

ненным в виде последовательно соединенных вибродатчика, усилителя, ог- раничителя, дифференциатора и триггера , формирователь ударного импульса выполнен в виде последовательно соединенных импульсного генератора, усилителя мощности и электродинамического возбудителя колебаний, преобразователь светового потока выполнен в виде позиционно-чувствительного фотоприемника с генератором несу-щей частоты, блок определения пара- метров состоит из первого и второго нуль-органов,подключенных к выхоДу управляемого детектора, первый - непосредственно, а второй - через делитель, причем к второму входу нульорганов подключен через цифро-аналоговый преобразователь счетчик, а выходы нуль-органов подключены к блоку логики, Ьыход которого подключен к счетному входу счетчика, к управляющему входу которого подключен выход триггера, который также подключен к управляющему входу детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу по.зиционно-чувствительного фотоприемника.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений..

Устройство для испытаний изделий на ударные нагрузки содержит оптичес; ий квантовый генератор 1, формирователь ударного импульса, включающий последовательно соединенные импульсный генератор 2, усилитель 3 мощности и электродинамическийвозбудитель 4 колебаний, формирователь временных ворот, состоящий из последовательно соединенных вибродатчика 5, усилителя 6, ограничителя 7, дифференциатора 8 и триггера 9, позицйонно-чувствительный фотоприемник 10, к входу которого подключен генератор 11 несущей частоты,

Для измерения служит блок определения параметров, состоящий из первого и второго нуль-органов 12 и 13, блока 14 логики,счетчика 15, цифроаналоговый преобразователь 16 и делитель 17. Первый нуль-орган 12 подключен к выходу управляемого детектора 18 непосредственно, а второй - . через делитель 17, выходы нуль-органов 12 и 13 подключены к блоку 14 логики, выход которого подклю1чен к счетному входу счетчика 15, который подключён через цифро-аналоговый преобразователь 16 к вторым входам нуль-органов 12 и 13. Выход триггера 9 подключен к управляквдим входам

счетчика 15 и детектора 18. К входу детектора 18 подключен фотоприемник 10, на вход которого падает световой поток, отраженный поверхностью 19, нанесенной на испытуемое изделие 20.

Устройство работает следующим образом.

Электрический импульс (фиг.2С1) заданной формы (полусинусоидальной, треугольной, трапецеидальной и др.)

поступает от импульсного генератора 2 через усилитель 3 мощности на обмотку возбуждения электродинамического возбудителя 4 колебаний. При этом на изделие 20 действует ударный

0 импульс с заданными пиковыми ускорением и длительностью.

Одновременно с ударной нагрузкой на изделие 20 направляют луч оптического квантового генератора 1 (ОКГ).

5 Отраженный от поверхности изделия 20 луч ОКГ при ударном воздействии имеет пространственную модуляцию, которая несет информацию об амплитуде колебаний изделия 20. Пространствен0 но-модулированный отраженный луч, попадает на чувствительную поверхность позиционно-чувствительного фотоприемника 10. Позиционно-чувствительный фотоприемник 10 вырабатывает электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна перемещению луча по чувствительной поверхности, т.е. пропорциональна амплитуде ударного воздействия. Для повышения чувствитель. ности регистрации ударных процессов, на модулирующий электрод позиционноЧувствительного фотоприемника 10 подается высокочастотное напряжение (синусоидальное или импульсное) от генератора 11. несущей частоты. Таким

образом, сигнал на выходе фотоприемника 10 имеет вид высокочастотного напряжения (фиг.2), огибающая которого повторяет форму ударного воздействия на исследуемое изделие 20.

0 Электрический сигнал (фиг.2-6) поступает на сигнальный вход управляемого детектора 18, который к моменту прихода сигнала с выхода фотоприемника 10 открывается управлякадим сигналом

5 (фиг.2а и 21,), который поступает с выхода формирователя временных ворот. Формирование управляющего сигнала осуществляется так. Сигнал вибродат- . чика 5 (фиг.2з), установленного на

л подвижной части возбудителя 4 колебаний, проходит усилитель 6, ограничитель 7 (фиг.2и-) и дифференциатор 8 (ФИГ.2К).

Первым отрицательным импульсом с 5 выхода дифференциатора 8 запускается триггер 9, который формирует положительный перепад напряжения. Положительный импульс закрывает триггер 9. В,результате на выходе триггера 9 0 формируется положительныйимпульс 1ФИГ.2АИ фиг.26) , длительность которого равна длительности основного ударногоимпульса. Этот импульс поступает на управляющий вход детектора 18, открывает его, и во время действия управляющего импульса происходит детектирование сигнала с выхода фотоприемника 10, без импульса отско ка. Продетектированный сигнал (фиг.2 с выхода детектора 18 поступает на первый вход первого нуль-органа 12 и через делитель 17 - на первый вход второго нуль-органа 13. На выходе нуль-органов 12 и 13 образуется положительное напряжение, .которое через блок 14 логики поступает на счетчик 15, Блок 14 управляет работой счетных декад младшего и старшего разрядов счетчика 15, заполнением их счетными импульсами от генератора счетных импульсов, входящего в состав блока 14. По мере заполнения счетчика 15 напряжение на выходе циф ро-аналогового преобразователя 16 по вышается до тех пор, пока не сравняется с измеряемой амплитудой сигнала с выхода детектора 18 соответствующей амплитуде ударного импульса (фиг.2е). Выходное напряжение с первого нуль-органа 12 управляет поступ лением счетных импульсов через блок 14 на счетную декаду младшего разряда счетчика 15. Па вход второго нуль-органа 13, управляющего декадой старшего разряда счетчика 15, измеряемое напряжение поступает через делитель 11 напряжения с коэффициентом передачи, равным 0,9. Таким образом, второй нуль-орган 13 срабатывает раньше, чем первый нуль-орган , .и на вход счетной декады старшего разряда счетчика 15 счетные импульсы поступают только с выхода сче ной декады младшего разряда счетчика 15. При таком измерении значитель но повышается точность, так как -измерение амплитуды ударного импульса вблизи пикового значения осуществляется счетными импульсами младшей декады. В момент сравнения выходного напряжения с выхода детектора 18 с напряжением на выходе цифро-аналогового преобразователя 16 счетные импульсы перестают поступать на вход счётной декады младшего разряда. Зад ним фронтом импульса от триггера 9 счетчик 15 отключается. При этом на цифровом табло .счетчика 15 индуцируется пиковое значение ударного импульса , воздействующего на исследуемое изделие 20. Предлагаемое изобретение позволяет испытывать малогабаритные изделия на ударную нагрузку. Формула изобретения Устройство для испытания изделий на ударные нагрузки, содержащее формирователь ударного импульса, состоящий из кварцевого стержня с полостью, заполненной светочувствительной жидкостью, оптический квантовый генератор СОКГ), преобразователь светового потока с интерферометрами, оптически связанный через отражающую поверхность изделия с ОКГ, блок определе-. ния параметров нагрузки, включающий в себя измеритель временных интервалов, детектор, отличающеес я тем, что, с целью расширения диапазона из1 ерений параметров нагрузки при ударных испытаниях, оно снабжено формирователем временных ворот, выполненным в виде последовательно соединенных вибродатчика, усилителя, ограничителя, дифференциатора и триггера, формирователь ударного импульса выполнен в виде по ледовательно соединенных импульсного генератора, усилителя мощности и электродинамического возбудителя колебаний, преобразователь светового потока выполнен в виде позиционно-чувствительного фотоприемника с генератором несущей частоты, блок, определения параметров состоит из первого и второго нуль-органов, подключенных к выходу управляемого детектора, первый - непосредственно, а второй - через делитель, причем к второму входу нуль-органов подключен через цифро-аналоговый преобразователь счетчик, а выходы нуль-органов подключены к блоку логики, выход которого подключен к счетному входу счетчика, к управляющему входу которого подключен- выход триггера, который также подключен к управлягацему входу детектора, сигнальный вход которого подключен к выходу позиционно-чувствительного фотоприемника. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. Справочник под ред. Клюева В.В. Кн.2. М.,,Машиностроение , 1978, с.361-362. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2982396/25-28, кл. G 01 N 3/30, 1980 (прототипК