Способ контроля твердости материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01N3/42 

первого амплитудного детектора, выход которого соединен со входом второго блока стробирования.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - эпюры напряжений в различ- 5 ных точках электронной схемы.

Устройство для контроля твердости материалов содержит магнитострикционный стержень 1 с жестко закрепленным индентором 2, инерционную массу 3, Ю пружину 4 сжатия, катушку 5 возбуждения стержня 1, последовательно соединенные датчик 6 колебаний стержня, усилитель 7, первый амплитудный детек.тор 8, первый блок 9 стробирования, |5 первый блок 10 логарифмирования, вто.рой амплитудный детектор 11, арифметический блок 12, индикатор 13, последовательно соединенные генератор 14 импульсов, блок 15 задержки, пер- 2о вый формирователь 16 строб-импульсов, второй блок 17 стробирования, второй блок 18 логарифмирования и третий амплитудный детектор 19, выход которого подключен ко второму входу ариф-25 метическрго блока, а также второй формирователь 20 строб-импульсов. Выход генератора 14 импульсов соединен также со входом второго формирователя 20 строб-импульсов и с катушкой .

5возбуждения стержня 1, выход второго формирователя 20 строб-импульсов соединен со вторым входом первого блока 9 стробирования, а выход первого с1мплитудного детектора 8

со вторым входом второго блока 17 35 стробирования.

Устройство работает следующим образом.

Индентор 2 под действием силы 40 пружины 4 вдавливается в испытуемый материал 21. Колебания магнитострикционного стержня 1 возбуждают с помощью импульса тока, создаваемого генератором 14 в катушке 5. Форма импуль-45 сов напряжения U на выходе генератора показана на фиг.2.

Под действием импульсного воздействия в стержне 1 возникают акустические колебания, которые приводят к „. появлению сигнала на выходе датчика

6.например, пьезоэлемента) и напряжения сигнала U на выходе усилителя 7. Несущая частота импульсов К является резонанснрй частотой свободных акустических колебаний стержня 1, определяемой глубиной погружения индентора 2 в испытуемый материгш 21, т.е. твердостью последнего и его модулем упругости. Декремент же затухания РЬ импульсов Ц. характеризует 60 потери энергии колебаний в стержне

и зависит от площади контакта индентора 2 с контролируемым материалом 21, так как часть энергии, передаваемая материалу, пропорциональна пло- 65

щади контакта индентора 2 с материалом. В то же время площадь контакта определяется глубиной погружения индентора, т.е. твердостью материала. Под этом потери энергии, а следовательно, и декремент затухания не зависит от модуля упругости материала

После детектирования первым амплитудным детектором 8 импульсы сигнала приобретают вид однополярных импульсов U( (фиг.2в). Эти импульсы поступают на сигнальные входы блоков 9 и 17 стробирования. На вход управления первого блока 9 стробирования поступают строб-гимпульсы ис(фиг.2, формируемые вторым формирователем 20 стробимпульсов из выходных импульсов и,- генератора 14 таким образом, что передний фронт строб-импульсов иснсвидетельствует во времени переднему фронту импульсов . Выходное напряжение U первого блока 9 стробирования,действующее значение которого пропорциональ но амплитуде и о импульса и (v,через первый блок 10 логарифмирования и второй амплитудный детектор 11 поступает на первый вход арифметического блока 12. Это напряжение пропор ционально величине .

На вход управления второго блока 17 стробирования поступают стробимпульсы и {,JL( фиг. 2 , формируемые первым формирователем 16 строб-импуль сов. Импульсы .2д) сдвинуты относительно импульсов Up (фиг.2) на время Т , определяемое настройкой блока 15 Зсщержки. Выходное напряжение Ucc2. блока 17 стробирования, действующее значение которого пропорционально мгновенному значению импульса ио(фиг.2 в момент времени t T/ , через второй блок 18 логарифмирования и третий амплитудный детектор 19 поступает на второй вход арифметического блока 12, Напряжение Уррд пропорциопально логарифму значения огибающей сигнала {(,фиг,2) в момент TIT . В арифметическом блоке осуществляется операция вычитания сигналов и учет постоянного коэффициента. Импульс .2в описывается уравнением

U,U)--Uoe-f, :

где jb - декремент затухания.

В момент -Ь Т получаем U(t;)

Тогда е --.- откуда|Ь (иоЧииСт).

То есть разность сигналов отличается от величины декремента лишь постоянным коэффициентом.

Выходное напряжение арифметического блока 12 поступает на вход индикатора 13, проградуированного в единицах твердости материала.

Способ, ocyщecтвляe тй устройством контроля твердости материгша.

позволяет исключить влияние модуля упругости на результаты измерений, повысить качество и точность контроля.

Формула изобретения

1.Способ контроля твердости материалов, заключаюишйся в том, что в материал вдавливают индентор и возбуждают его колебания, о т л и чающийся тем, что, с целью повьваения точности, колебания возбуждают импульсным воздействи1вм, измеряют декремент затухания колебаний и по его величине судят о твердости материсша.

2.Устройство для осуществления способа контроля твердости материалов, содержащее магнитострикционный стержень, индентор, жестко закрепленый на стержне, инерционную массу

и пружину, взаимодействуххцие со стержнем, индикатор, катушку возбуждения стержня, последовательно соединенные датчик колебаний стержня и усилитель, отличающее с я тем, что оно снабжено последовательно соединенными первым амплитудным детектором,первым блоком стробирования,первым блоком логарифмирования, вторым г1мплитудным детектором и арифметическим блоком, выход которого сое

динен со входе индикатора, последов, вательно соединенными блоком задержки, первым формирователем строб-импульсов, вторым блоком стробированид, вторым блоком логарифмирования и

третьим амплитудным детектором, выход которого подключен ко вторсиму входу.арифметического блока, вторым формирователем строб-импульсов, выход которого подключен-ко второму

входу первого блока стробирования, ; и генератором импульсов, выход ко- торого соединен с катушкой и входами второго формирователя строб-импульсов и блока задержки, выход усилителя

соединен со входом первого амплитудного детектора, выход которого сое цинен со входом второго блока стро- . бирования.

Источники информации,

25 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 297900, кл. G01N 3/48, 1969.

Ur,

0 a

ж