Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов

Союз Советских

Социалистических

Ресяуб ик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ

«»648886 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.76 121) 2434252/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2. (51) М, Кл.

G 01 N 11/16

Гасударетванный номнтат

СССР аа далам нвобрвтаннй н аткрытнй

Опубликовано 25.02.79. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 25,02.79 (53) УДК

532.137 (088.8) (72) Автор изобретения

N. H. Плотников (71) Заявитель

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к устройствам для измерения реологических свойств полимерных материалов, таких как динамический модуль упругости, тангенс угла механических потерь и др.

Известно устройство для измерения реологических свойств твердых материалов, содержащее термокамеру с регулятором температуры, пассивный и активный захваты для испытуемого образца, замкнутый следящий контур, задавший нужную частоту генератора инфранизких гармонических колебаний с выходами. сдвинутыми по фазе на 90, соединенный с задатчиком амплитуды колебаний в виде прецизионного ослабителя, выход которого соединен с датчиком угла поворота в виде зеркального гальванометра, оптический квантовый генератор, генерирующий коллимированный пучок света, фотоэлементы, подключенные к сопротивлению нагрузки, последовательно соединенные с сопротивлением, усилитель пере20 менного напряжения, демодул ятор, усилитель постоянного напряжения, буферный усилитель, усилитель мощности, выход которого соединен со связанной с активным захватом и помещенной в постоянное магнитное поле приводной катушкой.

Кроме того устройство содержит анализатор передаточной функции, соединенный с генератором гармонических колебаний и усилителем постоянного напряжения.

Это устройство не обеспечивает высокую точность измерения материалов с большим содержанием динамических модулей (с малым содержанием модулей потерь) 11). Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство для измерения реологических свойств твердых материалов, которое содержит термокамеру с регулятором температуры, пассивный и активный захваты для закрепления испытуемого образца, замкнутый следящий контур, включающий в себя генератор гармонических колебаний с выходами, сдвинутыми по фазе на

90, соединенный с задатчиком амплитуды колебаний в виде прецизионного ослабителя, выход которого соединен с датчиком угла поворота в виде зеркального гальванометра, оптический квантовый генератор, генерируюший коллимированный пучок света, сравниваюшее устройство в виде фотоэлементов, подключенных к сопротнв648886 лению нагрузки, последовательно соединенных с сопротивлением, усилитель переменного напряже. ния, демодулятор, усилитель постоянного напряжения, буферный усилитель, сумматорный усилитель, выход которого соединен со связанной с активным захватом и помещенной в постоянное магнитное поле приводной катушкой (2).

Кроме того, устройство содержит анализатор передаточной функции, соединенный с генератором гармонических колебаний, усилителем постоянного напряжения, и Отградуированные в значениях механического момента прецизионные ослабители, выходы которых подсоединены к сумматорному усилителю,а входы одного из них— к выходу генератора с фазой, равной нулю, а, другого — к выходу генератора с фазой, равной

90 .

Это устройство обладает недостаточной точностью измерения.реологических свойств твердых материалов, а также невысокой скоростью испытаний. Причиной этОГО является то> чтО до

Входа в анализатор сигнал, пропорциональный углу закручивания образца, проходит через усилитель и катушку, которые искажают сигнал из-за нестабильности коэффициента усиления, шумов, дрейф, нелинейности характеристики катушки, кроме того прецизионные ослабители, проградуированные в значениях механического момента, установлены в цепи, соединяющей генератор с сумматорным усилителем, который также искажает сигнал деформации образца, are это в целом значительно снижает точность измерения таких характеристик, как динамический модуль .Я упругости и тангенс угла механических потерь.

Кроме того установка прецизионных ослабителей в разомкнутой цепи нагружения приводит к затяжке времени установления Вынужденных коле баний в образце, т.е. в значительной степени

О paffffnHBaIDfся ВОзмОжнОсти замкнутОГО кОнтура слежения ло сокращению времени переходного процесса,р образце, что приводит к уменьшению скорости испытания.

Целью ff:fffápeTef ffn BBnne I cB повышение To fности измерений и сокращения времени испытания.

Достигается это тем, что устройство снабжено связанным с пассивным захватом датчиком крутящего момента н пассивным сумматором, один из входов которого соединен с датчиком силы, а два других — выходами генератора гармонических колебаний, причем выход сумматора соединен через дополнительньп усилитель с одним из входов анализатора передаточной функции, друГИВ ВхОды которОГО подсоединены к выхОдам

Генератора, а выходы анализатора — к блоку измерения If прсцизионным делителям, установленным в цепи Между пассивным сумматором и генератором гармонических колебаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов содержит термокамеру 1 с регулятором температуры 2. Внутри термокамеры установлены активный 3 и пассивный 4 захваты, в которых крепится испытуемый образец 5. Активный захват 3 соединен с замкнутым следящим контуром, включающим в себя помещенную в постоянное магнитное поле приводную катушку 6, закручивающую испытываемый образец 5, датчик 7 угла поворота образца, соединенный со сравнивающим устройством 8 в виде алгебраического сумматора, выход которого со>> единен через усилитель напряжения 9 и усилитель могцности 10 с приводной катушкой 6, а вход через прецизионный ослабитель 11 — с выходом генератора 12 инфранизких колебаний с фазой О.

Ослабитель ll служит для задания амплитуды О колебаний. Устройство также снабжено сумматором 13 и датчиком 14 кутящего момента, связанным с пассивным захватом 4. Один из выходов пассивного сумматора 13 соединен с выходами генератора 12 гармонических колебаний, " один — с выходом генератора с фазой, равной нулю, а другой — с фазой, равной 90 . Выход пассивного сумматора 13 подключен через дополнительный усилитель 15 к входу анализатора передаточной функции 16, а два других его входа — к выходам генератора 12 гармонических колебаний. Выходы анализатора передаточной функции соединены с блоком измерения 17 реологических свойств испьпуемого образца 5 и с прецизио шымн ослабителями 18, 19, установлен35 ными В Цепи мехщу пассивным сумматором 13 и генератором 12 гармонических колебаний.

Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов работает следующим образом.

4Q

Генератор 12 гармонических колебаний задаст частоту, а прецизионный ослабитель 11— амтитуду колебаний приводной катушки 6 устройства, которая, воздействуя на активный захват 3, закруп вает испытуемый образец 5 на требуемую величину. Этот режим нагружения образца 5 поддерживают с помощью следящего контура, включающего в себя также датчик 7 угла новорота, сравнивающее устройство 8, усилитель напряжения 9 и усилитель мощности 10.

Крутящий момент катушки 6 вызывает появление в датчике 14 сигнала, пропорционального вали мне крутящего момента, который поступает с датчика 14 в пассивный алгебраический сумматор 13. Одновременно сигнал с генератора 12 гармонических колебаний через прецизионные делители 18, 19 также попадает в пассивный апгебраический сумматор !3, где сравнивается с б

I ! « !

Заказ 546/41

Подписное

ЦН«ИПИ

Тираж 1089

Филиал ППП 11««TeRT г. Ужгороя, ул. Проектная, 4 сигналом датчика крутящего момента 14. Результирующий сигнал с пассивного сумматора -3 усиливается усилителем 15 и поступает н аня язатор передаточной функции 16. Сюда же поступают сигналы с фазами, раиными 0 и 90", от генератора

12 гармонических колебаний. Анализатор 16 посредством автоматического изменения коэффициентов деления, в прецизионных ослабителях 18 и 19 минимизирует сигнал с выхода пассивного сумматора 13 по квадратичному критершо. Сигкалы, пропорциональные коэффициенту деления в прецизионных ослабителях 18, 19, нропорциональны измеряемым свойствам материалов, при этом сигнал, поступающий на прецизионный осла1Я битель 18, пропорционален динаынескому модулю, à HR ослабитель 19 — модулю потерь. АналцзаТор 16 также включает и сеоя устройство длл автоматической регулировки масштабон измеряемых свойств. Это необходимо для обеспдечиц«гя

20 равнОмернОн точности для материалов нкак малым, так и с большим содержанием модулгйд.

Измеряемые величины выводятся йа блок измеpeHHs 17 H Mo T быть 3!HlHOQHbl .HB HpHoope непрерывной записи измеряемых характеристик

25 (на чертеже не показан). Последнее необходимо для измерения характеристик материалов при неизотермических режимах испытаний. Предлагаемоее устройство обеспечивает повышение точности измерения реологических свойств матею риалон BbTOOK степень явтоматизяцзги эксперимента и возможность проведения измерений при ненэотермических режимах испытаний для материалов как с большим, так и с малым содержанием динамических модулей.

Формула изобретения

Устройство для измерения реологических свойств твердых материалов, содержащее термокамеру с регулятором температуры, активный и пассивный захваты для испытуемого образца, замкнутый следящий контур, включающий генератор гармонических колебаний, с выходами, о сдвинутыми по фазе на 90, датчик угла поворота образин, сравнивающее устройство, усилители напряжения и мощности, подсоединенные к приводной катушке, связанной с активным захватом и помегцениой в однородное поле постоянного магнита, анализатор передаточной функции и прецизионные ослабители, о тл и чаю шее си тем, «iTo, с целью повыц«гикая точности измерений и

«окрац1егц«я«aoe;HelH: испытаний, Оно снабжено

СЧЛ Я«,д«Ь«,З С r ã Ив.с«,Äwl ЗачнатОМ Дат«в«КОМ КРУ дн««1ЕГО х:;Г «гнта Ч «д;- Ссдзвд«Ъъм СУММ"-TOPOMi ОДИН пз нхОДОВ котоРого соединен с Дат пдком KP H"

-eTo момента, а два дпутих — с выходами генератооа гапмош«еск1«х колебаний, причем выход сумматора соединен через дополннтельньпт усилитель c OBHHi нз входов анализатора передаточнОй функ1«ии, другие входы которого подсоединены к выходам генератора, а выход — к блоку измерения и прецизионным ослабителям, установленнь;м н цепи между пассивным сумматором и „ генератором гармонических колебаний.

Источники информяшп1„принятые но внимание при экспдертизе

1. Заводская лаборатория. 1973, т. 39, И 11, с.

1402 — 1 д104

2. Авторское снидетелдъстно СССР Р 434801, кл. 6 01 и 11/16, 1972.