RU1820296C - Твердомер - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при контроле твердости материалов. Твердомер включает стержень с закрепленным на нем индентором и массой, датчики приема и возбуждени  ультразвуковых колебаний , усилитель. Частота колебаний стержн , пропорциональна  твердости контролируемого материала, преобразуетс  в число твердости, представл емое на цифровом табло. Преобразование сигнала происходит в цифровом виде путем делени  его на величину, пропорциональную числу твердости . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к методам электроакустического контрол  твердости материалов, и может быть использовано дл  измерени  твердости термообработанных изделий.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  твердости материалов .

На чертеже представлена блок-схема устройства. .

Цифровой твердомер содержит стержень 1 с жестко закрепленным на одном конце индентором 2 и на другом - массой 3, датчики приема 4 и возбуждени  ультразвуковых колебаний 5, усилитель Б, который вместе с датчиками 4 и 5 образует генератор 7, задающий колебани  стержн  1 (ГС), выход которого соединен со входами первого 8 и второго 9 смесителей частот: генератор ГНГ 10,-соединенный со 2-м входом смесител  8; генератор ГУН 11, выход которого соединен со 2-м входом смесител  9; фильтр

ФНЧ 12 соединен своим входом с выходом смесител  9 и выходом - со входом форми- , ровател  13, ко второму входу которого присоединен выход генератора ГВГ 14; электронный ключ 15, входы которого соединены с входами смесител  8 и формировател  13, а выход - с блоком представлени  информации 16.

Цифровой твердомер работает следующим образом.

Стержень 1 с закрепленными на нем индентором 2 и массой 3, датчиком приема 4 и возбуждени  ультразвуковых колебаний 5, усилитель 6 составл ют преобразователь твердомера,  вл ющийс  резонансной колебательной системой - генератором 7. При включении электрического питани  в стержне возбуждаютс  ультразвуковые колебани  по частоте, равной резонансной частоте свободных колебаний стержн . Одновременно генератор 10, генератор 11, генератор 14 начинают генерировать, последовательности импульсов определенСО

го

о

N3 Ю О

ных частот, соответственно fio, fn, fii. Частоту колебаний генератора 11 f n устанавливают равной частоте свободных колебаний стержн  1, т.е. частоте колебаний генератора 7, fn f. Сигналы fii и fy поступают на вход второго смесител  частот 9, на выходе которого по витс  разностна  частота Afi f - f 1.1. При колебани х в воздухе, со свободным концом, Afi 0.

При измерении твердости, т.е. при на- гружении индентора стержн ,частота колебаний стержн  изменитс  и будет равна f 7 (у всех стержневых преобразователей она повышаетс ). Изменитс  и разность частот Afi1 (f - fii). поступающа  на вход ФНЧ 12. При достижении наперед заданной разности , котора  равн етс  граничной частоте ФНЧ - частота среза , цифровой ФНЧ 12 выдает логический сигнал, который управл ет работой формировател  13, разрешает ему счет импульсов, поступающих на второй вход формировател  13 от генератора 14. генерирующего импульсы частотой fu. Сигналы генератора f ю и т( поступают на входы первого смесител  8, на выходе которого по витс  разностный сигнал Afa - f - fio, который поступает на вход электронного ключа 15. На второй вход ключа 15 поступает сигнал fi4,  вл ющийс  дл  ключа 15 управл ющим - он открывает ключ на врем  действи  импульсов fn. C выхода ключа 15 сигнал считываетс  блоком представлени  информации 16. За врем  действи  f и через ключ 15 проходит количество импульсов, соответствующее величине измер емой твердости , а в соответствии с этим количеством блок представлени  информации 16 выдает число в единицах твердости.

Дл  конкретного датчика заранее известна традуировочна  зависимость, из которой однозначно следует соответствие частоты колебаний, стержн  данному значению твердости. Пусть твердости Ti соответствует частота преобразовател  fi, a

0

5

0

5

0

5

0

5

твердости Та - частота fa. Обозначим частоту генератора 10 нижней границы через р . а через г длительность импульсов, генерируемых генератором 14, определ ющим верхнюю границу диапазона. Во врем  действи  импульса т открыт ключ 15.

Составим систему уравнений:

р - f i - z - разность частот при минимальной твердости;

р 12 s - разность частот при-максимальной твердости;

- число минимальной твердости; rs Та - число максимальной твердости .

Реша  систему уравнений, найдем р, т, z, s, по заданным fi. fa, Ti, Та.

Число р есть частота fip генератора, число г-длительность импульсов г генератора 14 и косвенно их частота следовани .

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Твердомер, содержащий корпус, установленный в нем стержень, жестко закрепленные на одном его конце индентор, а на другом - массу, размещенную между корпусом и массой пружину, датчики приема и возбуждени  ультразвуковых колебаний стержн  и соединенный с ними усилитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, он снабжён последовательно соединенными генератором установки нижней границы динамического диапазона, первым смесителем частот, электронным ключом и блоком представлени  информации, последовательно соединенными генератором установки нулевой разности частот свободных колебаний стержн , вторым смесителем частот, фильтром нижних частот, формирователем и генератором верхней границы динамического диапазона , выход Первого смесител  частот соединен с вторым входом второго смесител  и с усилителем, а второй вход электронного ключа св зан с формирователем.