Устройство для измерения физикомеханических характеристик твердых тел

634192

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт, свил-ву (22) Заявлено 21.07,77,21} 2517921/25-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет(43) Опубликовано 25.11.78 Бюллетень М. 43 (45) Дата опубликования описания 26.11.78 (5! } М, Кл

G 0l N 29(00

Гасударственный комитет

Соната Министров СССР

ll0 делаи изооретеннй и открытий (53) УДK 620.179, .16 (088.8) (72) Авторы . изобретения

Ю. И, Мустафин и В. Г. Бобыль (71) Заявитель

Днепропетровский инженерно-строительный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИКΠ— МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

20

Изобретение относится к области нераэру- 1 щающего контроля:r может быть использовано для определения коэффициента Пуассона и модуля Юнга материалов твердых тел с помощью ультразвука.

Известно устройство для определения физико- механических характеристик твердьrx тел путем измерения скоростей распространения механических колебаний двух типов, например продольных и поперечных, а значение упругих lroстоянных рассчитывают по известным аналитическим зависимостям между ними и скоростями волн. Это устройство содержит датчики двух типов волн и схемы измерения скоростей (1).

Недостатком этого устройства является сложность схем возбуждения и приема колебаний двух типов и сложность расчета характеристик по скоростям.

Известно устройство для измерения физико-механических характеристик твердых тел, содержащее соединенные последовательно генератор уль тразвуков ых поверхност ных колебаний и разлучатель, приемный комланентный ультразвуковой датчик и сумматор, вход кото! рого связан с выходом пос referrer о, и измеритель отношения амплитуд (2).

Недостатками этого устройства является низкая гочность измерения и невозможность одновременного измерения коэффициента Пуассона и модуля Юнга.

С цепью повышения точности и ра UIHpcния области применения усгройсгво снабжено подключенными к выходам сумматора и соспиненнь1мн последовательно смсситслем и коммутатором, второй вход которого связан с выходом генератора, и фазометром, один вход которого связан с выходом коммутатора, а другой -- с одним из выходов сумматора, соответствующим поперечной составляющей измеряемого сигнала.

1lа чертеже представлена структурная схема предлагаем or о устройства.

Оно состоит иэ генератора 1, излучателя 2, компонентного пьезоэлектрического датчика 3, жесткой связи 4 между излучателем и приемником, сумматора 5, смесителя 6, коммутатора

7 и фаэометра 8. Позицией 9 на чертеже обозначено контролируемое изделие.

При работе устройства электрические колебания с выхода генератора l поступают на изпу634192

arctic 4-.1,295

2,75

И1ИИПИ Закаэ 6753/42 Тираж 1070 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагель поверхностных колебаний, который возбуждает механические поверхностные колебания, принимаемые компонентным пьезоэлектрическим датчиком 3. Излучатель и датчик расположены на поверхности исследуемого изделия 9 и связаны с жесткой связью 4.

11ринятый сигнал поступает с выхода приемйого компонентного датчика на вход сумматора 5, с выходов которого сигналы, соответствующие "поперечной и "продольной" составляющим вектора деформации поверхности среды, поступают на на входы смесителя 6.

С выхода смесителя сигнал поступает на один из входов коммутатора 7, на второй вход которога подается сигнал с выхода генератора. При изме- 1у ренин модуля 10нга (Е) на вход фазометра 8 через коммутирующее устройство подается сигнал с выхода генератора. Второй вход фазометра по стоянно соединен с выходом сумматора, соответствукнцим "поперечной составляющей измеряе- 39 мого сигнала. При измерении коэффициента Пуассона на первый вход фазометра через коммутирующее устройство подается сигнал с выхода смесителя.

Использовать фазометр в качестве измерите- М ля отношения амплитуд позволяет тот факт, что разность фаз между поперечной и продольной составляющей вектора деформации в рэлеевской волне равна 90, а по известному математическому выражению 36

А вопч +А ып Р А в О+А чл90

ФоМ °

А cos Ф + А сов А сos0 +A cos90

1 1 2 g я z

Аг

1 И фаза сумматорного сигнала зависит от отношения амплитуд двух сигналов.

Жзомет1т граиуируется в значениях величин измеряемого коэффициента Пуассона в соответсгвии с выражением . где Ч вЂ” показания фазометра в градусах.

Определенные две упругие константы материала E и ет позволяют по известным формулам теории упругости получить остальные упругие константы, Формула изобретения

Устройство для измерения физико-механических характеристик твердых тел, содержащее соединенные последовательно генератор ультразвуковых поверхностный колебаний и излучатель, приемный компонентный ультразвуковой датчик и сумматор, вход которого связан с выходом последнего, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, оно снабжено подключенными к выходам сумматора и соединенными последовательно смесителем и коммутатором, второй вход которого связан с выходом генератора, и фазометром, один вход которого связан с выходом коммутатора, а другой — с одним из выходов сумматора, соответствующим поперечной составляющей измеряемого сигнала.

Илочники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР 11О 282721, кл, G 01 N 29/00, 1969, 2. Авторское свидетельство СССР N 538285, кл. G 01 N 29/00, 1974.