SU1283626A1 - Устройство дл измерени внутреннего трени твердых тел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерени м внутреннего трени  твердых тел по параметрам их свободно затухающих колебаний. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что на злектроды 4, 5 подаетс  переменное напр жение дл  возбуждени  в образце 6 на одной из его собственных частот. В момент отключени  возбуждени  колебани  образца затухают, а на каждую секцию 10 обкладки емкостного преобразовател  9 с источника напр жени  12 подаетс  посто нное напр жение U. Поддержание посто нного напр жени  на каждой секции 10 обкладки емкостного преобразовател  9 осуществл етс  блоком 17 компенсации напр жени , который управл етс  выходным сигналом усилител  13. В моменты изменени  выходного сигнала усилител  13 от отрицательного значени  к положительному формирователь 16 электрических импульсов вырабатывает импульсы, которые поступают на вход блока 19 измерени  периода и на вход о $ (Л

Description

N9

сх со

О)

tN9

О)

блока 18 регулируемой задержки.Блок 19 измерени  периода измер ет интервал времени между двум  последовательными импульсами, делит этот иитер- Вс1Л на 4 и управл ет блоком 18 регулируемой задержки так, что в моменты времени u)t: Л+2 Я п на выходе последнего вырабатываютс  импульсы,поступающие на управл ющий вход блока 14 измерени  скорости, на выходе ко-.

торого формируетс  сигнал, пропорциональный скорости движени  той части образца 6, котора  находитс  под секцией 10, соединенной с данным измерительным трактом. По сигналам блока 14 измерени  скорости с каждого измерительного тракта в вычислительном блоке 11 определ етс  текущее значение полной колебательной энергии, а затем ивеличина внутреннего трени .2 ил.

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  исследовани  физико-механических свойств материалов по измеренным параметрам свободно затухающих колебаний.

Целью изобретени   вл етс  повьше ние точности измерени  путем определени  при испытании портной колебательной энергии образца.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюст рирующие взаимодействие между функциональными элементами каждого измерительного тракта устройства.

Устройство дл  измерени  внутреннего трени  твердых тел содержит направл ющие 1, на которых в одной плоскости с возможностью перемещени  вдоль направл ющих 1 установлено основание в виде двух плоских пр моугольных пластин 2 и 3 из диэлектрического материала, на которых нанесены два пленочных электрода 4, 5 дл  электростатического возбуждени -поперечных колебаний образца 6 и закреплены нити 7, 8, на которые опираетс  исследуемый образец 6 в своих узловых лини х. Нити 7 и 8 вьшолне- ны из электропроводного материала. Обща  обкладка емкостного преобразовател  9 (т.е. образец 6) заземлена через нити 7, 8, Друга  обкладка емкостного преобразовател  9 изготавливаетс  такой же длины и ширины как образец 6 и раздел етс  диэлектриком на отдельные секции 10. Количество секций определ етс  требуемой точO

5

ностью измерени . Кажда  секци  10 этой обкладки емкостного преобразовател  9 соединена с вычислительным блоком 11 через измерительные тракты , каждый из которых состоит из последовательно соединенных управл емого источника 12 напр жени , усилител  13, блока 14 измерени  скорости . Параллельно входу усилител  13 включен резистор 15. Выход усилител  13 соединен с входом формировател  16 электрических импульсов и через блок 17 компенсации напр жени  - с управл емым источником 12 напр жени . Вход формировател  16 электрических импульсов соединен с входами блоков 18 и 19 регулируемой задержки и измерени  периода, а выход последнего блока подключен к

0 управл ющему входу блока 18 регулируемой задержки, вьпсод которого соединен с .управл ющим входом блока 14 измерени  скорости.

Устройство работает следующим образом .

Дл  возбу кдени  колебаний в образце 6 на электроды 4, 5 подаетс  переменное напр жение колебаний образца на одной из его собственных частот. Затем возбу одение отключает- Ь  и образец совершает свободно затухающие колебани  (фиг. 20.},

В момент отключени  возбуждени  на каждую секцию 10 обкладки емкост5 цого преобразовател  9 с источни- .ка 12 напр жени  соответствующего измерительного тракта подаетс  посто нное напр жение U. В это врем  на резистор 15 подаетс  переменное

5

0

fO

.20

напр жение, которое усиливаетс  усилителем 13, на выходе которого получаетс  сигнал, представленный на фиг.28.-.Поддержание посто нного напр жени  на каждой секции 10 обклад- ки емкостного преобразовател  9 осуществл етс  блоком 17 компенс1ции напр жени , который управл етс  выходным сигналом усилител  13. В моменты изменени  выходного сигнала усилител  13 от отрицательного значени  к положительному, т.е. при переходе через О (фиг.25), формирователь 16 электрических импульсов вырабатывает импульсы (фиг. 26), которые поступают - на вход блока 19 измерени  периода и на вход блока 18 -регулируемой задержки . Блок 19 измерени  периода измер ет интервал времени между двум  последовательными импульсами,делит этот интервал на четыре и управл ет блоком 18 регулируемой задержки так, что в Моменты о) t 71 +27F. п на выходе последнего вырабатываютс  импульсы запуска (фиг.2г). Указанные импульсы запуска затем поступают на управл ю- щий вход блока 14 измерени  скорости , на выходе которого формируетс  сигнал, пропорциональный скорости вижени  той части образца 6, котр- ра  находитс  под секцией 10,соединенной с данньм измерительным трактом .

В зти моменты образец 6 проходит через положение равновеси  и обе 35 обкладки емкостноТ о преобразовател  9 станов тс  плоскими и параллельныи . При этом поступающие на вход блоа 14 измерени  скорости напр жение максимальна  скорость движени  час- О и образца 6., наход щейс  под соотетствующей секцией 10, св заны заисимостью

25

Ф. ,.

(2)

де

&

dt °

и

бх

-максимальна  скорость;

-напр жение на входе блока 14 измерени  скорости в указанные моменты;

-константа, котора  нахо- . дитс  по формуле

2

А

SUkR

где а - рассто ние между обкладками емкостного преобразовател  в момент прохождени  образца

fO

20

-

35 О

положение равнове25

5

6 через си ;

и - напр жение на рассматриваемой секции 10; S - площадь секции 10; - диэлектрическа  проницаемость среды;

k - коэффициент усилени ; R - величина сопротивлени  15, Сигналы, сформированные в блоках 14 измерени  скорости каждого измерительного тракта, пропорциональны максимальным скорост м различных частей образца 6, перекрываемых секци ми - 10 емкостного преобразовател  9, одновременно поступают в вычисли- тельньш блок 11,

По этим значени м в вычислительном блоке 11 определ етс  текущее значение полной колебательной энергии образца W по формуле

WA+2 Tln 1/2 pgbhA2 f:((+2tin)% (3)

где

и ./Jr+2ffn

8x1

сигнал, поступающий с i-ro измерительного тракта в вычислительный блок 11 в момент времени u)t +2 |Гп;

п - число секций емкостного преобразовате- л  9;

р- плотность материала исследуемого образца 6;

g,b - размеры одной секции 10;

h - толщина образца 6. Затем вычислительный блок производит вычитание значени  энергии в моменты ) и (Tt+2 u(n+l)), тем самым определ етс  потер  энергии в материале образца за цикл &W. Эта операци  по сн етс  формулой

AW W/il+2fTn - WA+2irn.

(4)

По известным значени м i W и W/Ji +2Ttn в этом же блоке определ етс  величина внутреннего трени  Q как их отношение, уменьшенное в 211 раз, т.е.

55

4W

27lW/3r+2jrn

(5)

Предложенное устройство позвол ет получить в процессе измерени  не

только величину внутреннего трени , но и такие важные энергетические параметры , как полна  колебательна  энерги  и потер  энергии за цикл.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  внутреннего трени  твердых тел, содержащее направл ющие, основание, установленное на направл ющих с возмож- йостью перемещени  и выполненное в виде двух плоских пр моугольных пластин из диэлертрического материала , закрепленные на основании опоры дл  размещени  плоского образца, выполненные в виде электропроводных нитей, бесконтактный возбудитель колебаний образца в его плоскости, емкостной преобразователь, выполненный в виде обкладки, размещенной параллельно месту расположени  образца и элементов заземлени  образца,выполн ющего роль второй обкладки, и измерительную систему, соединенную с емкостным преобразователем, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено вычислительным блоком,соединенным с измерительной системой.

   Редактор М. Келемеш

   «

   i-Ч

   y/

   фае. 2

   Составитель В. Шпинев

   Техред И.Попович Корректор, Л. Патай

   ,

   fO

   836266

   обкладка разделена диэлектриком на отдельные секции, а измерительна  система выполнена в виде р да измерительных трАктов, каждьШ из которых соединен с соответствующей ему секцией обкладки и вычислительным блоком и выполнен в виде управл емого источника напр жени , резистора,усилител , блока компенсации напр жени , блока измерени  скорости, формировател  электрических импульсов, блока измерени  периода, блока регулируемой задержки, при этом управл емый источник напр жени , усилитель,блок измерени  скорости соединены ,последовательно , причем параллельно входу усилител  включен резистор, а выход усилител  соединен с входом формировател  электрических импульсов и

   20 через блок компенсации напр жени  - с управл емым источником напр жени ,

   ( в свою очередь выход формировател  электрических импульсов соединен с входами блоков регулируемой задержки и измерени  периода, а выход последнего подключен к управл ющему входу блока регулируемой задержки , выход которого соединен с входом блока измерени  скорости .

   15

   25

   30

   ч Гч.

   /r Si J IVI ЛЛ N

   i г

   W

   i-Ч

   y/