Устройство для определения коэффициента линейного расширения проволочных образцов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕПТЛ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ ОБРАЗЦОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения коэффициента линейного расширения проволоки и записи дилатометрических графиков, может быть использовано при разработке образцовых дилатометров, а также специальных дилатометров для пластин, стержней, проволоки и т.п.

Известно устройство для автоматической записи дилатометрических графиков, содержащее дилатометр с дифференциальнотрансформаторным датчиком удлинения образца, включенным на вход регистрирующего прибора с дифференциально-трансформаторной схемой, и термопару, помещенную в зоне нагрева образца 1.

Недостатки известного устройства состоят в низкой точности измерения из-за сложности конструкции, содержащей множество механических узлов и сопряжений, а также в низком быстродействии из-за больщой постоянной времени реверсивного двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для осуществления определения коэффициента линейного расширения проволочных

образцов путем разогрева их электрическим током и измерения параметров в нагретом и холодном состояниях, содержащее корпус с закрепленны.ми на нем образцом проволоки, источником обогрева и датчиком температуры 2.

Недостатки устройства заключаются в низкой точности измерения, так как измеряемые падения напряжений между потенциальными отводами и потенциальными съемниками являются величинами малыми,

10 а также в трудно осуществляемом записывании дилатометрических графиков.

Цель изобретения - повыщение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 15 что устройство для определения коэффициента линейного расщирения проволочных образцов, содержащее станину для закрепления на ней образца и источника нагревания с датчиком температуры, снабжено вибратором и датчиком собственных попереч20ных колебаний образца, закрепленными на станине и соединенными между собой положительной обратной связью через введенный источник переменного напряжения, а также частотным различителем, к входу которого подключен датчик собственных поперечных колебаний образца, и двухкоордннатным самопишущим прибором, на один вход которого подключен выход частотного различителя, а на другой - датчик температуры. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - амплитудночастотная характеристика частотного различителя; на фиг. 3 - зависимость удлинения измеряемого образца от температуры. Устройство содержит станину 1 с закрепленным измеряемым образцом 2 и датчик 3 измерения температуры, вибратор 4, источник 5 переменного напряжения и датчик 6 собственных поперечных колебаний образца 2, вибратор 4 и датчик 6 соединены .между собой положительной обратной связью, а также частотный различитель 7, к входу которого подключен датчик 6 и двухкоординатный самопишущий прибор 8, на один вход которого подключен выход частотного различителя 7, а на другой - датчик 3 температуры. Устройство работает следующим образом. Образец 2 закрепляется на станине 1. Перед измерением образцу 2 сообщается начальное натяжение (в пределах зонЫ упругости) из расчета того, что при максимальной температуре осталось бы определенное натяжение. Под действием окружающей среды образец 2 соверщает малые затухающие поперечные колебания на собственной частоте, Эти колебания воспринимаются датчиком 6 и подаются на источник 5 переменного напряжения, на выходе которого подключен вибратор 4. Фазовые соотношения сигналов подобраны таким образом, чтобы фаза сигнала, который подается на вибратор 4 от источника 5 переменного напряжения, равнялась фазе сигнала от датчика 6. В связи с этим образец совершает незатухающие поперечные колебания на собственной частоте. В зависимости от ферромагнитных свойств образца 2 вибратор 4 может быть или электродинамичесэлектромагнитнымТак, при измерении те.мпературного коэффициента линейного расширения образца 2 из магнитного материала применяется электромагнитный вибратор, корпус которого крепится на станине (например в середине длины образца 2), а якорем его служит измеряемый образец 2. При измерении коэффициента линейного расширения образца 2 из немагнитных материалов используется электродинамический вибратор. В этом случае вибратор укрепляется таким же образом, а возбуждать колебания образца 2 можно под действием вибратора на станину 1 или при помощи вибратора создаются колебания воздущного пространства между ним и измеряемым образцом 2, которые в свою очередь возбуждают собственные поперечные колебания образца 2. Датчик 6 собственных поперечных колебаний образца 2 применяется бесконтактный, например емкостной, одним электродом которого служит образец 2. Крепление датчика б на станине 1 можно осуществить в любом месте по длине образца 2. Сигнал с датчика 6 подается также на частотный различитель 7, работа которого основана на том, что величина выходного напряжения его зависит от частоты входного напряжения (фиг. 2). Так как частота собственных поперечных колебаний образца 2 зависит от силы натяжения, при изменении температуры образца 2 длина его меняется, меняется и сила натяги, в результате чего меняется и частота собственных поперечных колебаний, которая в данном случае пропорциональна удлинению образца 2. Удлинение образца 2 зависит от коэффициента линейного расширения материа.та образца 2, поэтому по изменившейся частоте собственных поперечных колебаний .можно судить о коэффициенте линейного расширения образца 2. Таким образом, при изменении частоты собственных поперечных колебаний образца 2 величина выходного сигнала частотно™ Различителя 7 меняется, и двухкоординатный самопишущий прибор 8, к одному входу которого подключен частотный различитель 7, а к другому - датчик 3 температуры, выдает зависимость удлинения образца 2 от температуры (фиг. 3). Предлагаемое устройство позволяет получить качественный дилатометрический график, а также повысить точность измерения на 60%, так как чувствительность измерения удлинений частотным методом в 2- 3 раза выше других методов измерений. Формула изобретения Устройство для определения коэффициента линейного расширения проволочных образцов, содержащее станину для закрепления на ней образца и источник нагревания с датчиком температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вибратором и датчиком собственных поперечных колебаний образца, закрепленными на станине и соединенными между собой положительной обратной связью через введенный источник переменного напряжения, а также частотным различителем, к входу которого подключен датчик собственных поперечных колебаний образца, и двухкоординатным самопишущим прибором, на один вход которого

подключен выход частотного разлмчителя, а на другой - датчик температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство С(,СР .NO 390427. кл. G 01 N 25/16, 1973.

2.Авторское свидете.1ьство С(,СР

,V 355550, кл. G 01 N 25/IG, 1972 (прототи п).