Устройство для измерения прочности бетона Российский патент 2024 года по МПК G01N3/317 G01N33/38 

Изобретение предназначено для определения прочности бетона методом неразрушающего контроля.

Известно устройство для измерения прочности бетона методом ударного импульса, содержащее ударное устройство и регистратор скорости распространения акустической волны (ГОСТ 22690. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля).

Наиболее близким из известных к заявленному является устройство для измерения прочности бетона, содержащее ударник и пьезоэлектрический датчик, электроды которого подключены к входам фильтра высоких частот, выход которого соединен с входами измерителя частоты и измерителя коэффициента затухания, снабженное пригрузом изменяемой массы, обмоткой соленоида, источником переменного электрического тока, при этом ударник размещен в обмотке соленоида, соединенной с источником переменного электрического тока, и пьезоэлектрическим датчиком-гироскопом, регистрирующим отклонение ударника от нормали к поверхности образца бетона, и сервоприводом, корректирующим положение ударника по отношению к образцу бетона (Патент РФ RU 2805106 С1).

Общим недостатком известных устройств является низкая точность, обусловленная отсутствием системы контроля подъема ударника над поверхностью образца бетона при проведении измерений.

Техническая задача изобретения заключается в повышении точности измерения прочности бетона.

Данная техническая задача достигается тем, что устройство для измерения прочности бетона, содержащее ударник и пьезоэлектрический датчик, электроды которого подключены к входам фильтра высоких частот, выход которого соединен с входами измерителя частоты и измерителя коэффициента затухания, снабженное пригрузом изменяемой массы, обмоткой соленоида, источником переменного электрического тока, при этом ударник размещен в обмотке соленоида, соединенной с источником переменного электрического тока, пьезоэлектрическим датчиком-гироскопом, регистрирующим отклонение ударника от нормали к поверхности образца бетона, и сервоприводом, корректирующим положение ударника по отношению к образцу бетона, дополняется резьбой на ударнике, по которой перемещается гайка, регулирующая подъем ударника над поверхностью образца бетона.

Сущность изобретения и возможность достижения указанного технического результата поясняется в описании со ссылками на позиции чертежа, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства во фронтальной плоскости.

Устройство содержит ударник 1, с тыльной стороны которого закреплен пригруз 2 изменяемой массы. Ударник 1 размещен внутри обмотки соленоида 3, подключенной к регулируемому источнику 4 переменного электрического тока.

Устройство содержит пьезоэлектрический датчик 5, электроды которого подключены к входам фильтра 6 высоких частот, выход которого соединен с входами измерителя 7 частоты и измерителя 8 коэффициента затухания. К пригрузу 2 изменяемой массы крепится пьезоэлектрический датчик-гироскоп 9, выход которого подключен к сервоприводу 10, закрепленному на соленоиде 3 и имеющему в своем составе датчик положения и плату управления. На ударнике 1 выполняется резьба, на которой располагается гайка 12, регулирующая подъем ударника над образцом бетона 11 посредством перемещения по резьбе. Расстояние между осью ударника 1 и осью пьезоэлектрического датчика 5 является постоянной величиной 1 = const (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

Подбирают массу пригруза 2 в соответствии с модулем упругости исследуемого образца бетона 11. К верхней части пригруза 2 крепится пьезоэлектрический датчик-гироскоп 9 так, чтобы центр масс последнего совпадал с центром масс пригруза 2 и осью ударника 1. Сигнал от пьезоэлектрического датчика-гироскопа 9 поступает на сервопривод 10, закрепленный на соленоиде 3. Положение ударника 1 корректируется сервоприводом 10 таким образом, чтобы ось ударника 1 образовывала нормаль к поверхности образца бетона 11. Перед началом измерений гайка 12 перемещается по резьбе ударника 1 так, чтобы подъем ударника 1 был ограничен высотой h над поверхностью образца бетона 11. Высоту h ударника 1 подбирают в соответствии с модулем упругости исследуемого образца бетона 11.

При проведении измерений регулируемым источником переменного электрического тока 4 в обмотке соленоида 3 создают электромагнитное поле, сила которого приводит к подъему ударника 1 с пригрузом 2 без корректировки высоты подъема. Под действием электромагнитного поля ударник 1 втягивается в направлении воздушного зазора соленоида, где положение внутреннего упора ударника 1 при движении через обмотку соленоида 3 ограничивается гайкой 12 и обеспечивает баланс между усилием втягивания и удерживающим усилием.

Кинетическая энергия ударника 1 при его движении вниз создает импульс ударного нагружения образца бетона 11 и возникающих в нем механических колебаний. Согласно закону сохранения механической энергии кинетическая энергия ударника 1 в момент ударного нагружения равна его потенциальной энергии в момент нахождения на высоте h. Высота h исходного положения ударника 1, регулируемая гайкой 12 определяет величину потенциальной энергии ударника 1 и, соответственно, конечного импульса ударного нагружения образца бетона 11 и возникающих в нем механических колебаний.

Под действием электромагнитного поля ударник 1 с пригрузом 2 изменяемой массы приходит в движение, результатом которого является ударное нагружение исследуемого образца бетона 11 и возникновение в последнем механических колебаний, которые, в свою очередь, регистрируются пьезоэлектрическим датчиком 5, с выхода которого сигнал через фильтр 6 высоких частот, настроенный на частоту переходного процесса, поступает на входы измерителя частоты 7 и измерителя 8 коэффициента затухания.

Использование устройства позволяет точнее производить контроль за изменением прочности бетонных изделий, что необходимо для эффективного управления процессом твердения производимых и определения прочности эксплуатируемых бетонных изделий.

Изобретение относится к области исследования свойств материалов и может быть использовано для измерения прочности бетона методом неразрушающего контроля. Устройство содержит размещенный внутри обмотки соленоида ударник, с тыльной стороны которого закреплен пригруз изменяемой массы, регулируемый источник переменного электрического тока, соединенный с упомянутой обмоткой, пьезоэлектрический датчик-гироскоп, прикрепленный к пригрузу с возможностью определения отклонения ударника от нормали к поверхности исследуемого образца бетона, и пьезоэлектрический датчик, выполненный с возможностью регистрации механических колебаний, возникающих в упомянутом образце при его ударном нагружении, при этом электроды пьезоэлектрического датчика подключены к входам фильтра высоких частот, выход которого соединен с входами измерителя частоты и измерителя коэффициента затухания, а выход пьезоэлектрического датчика-гироскопа подключен к сервоприводу, закрепленному на соленоиде с возможностью корректирования положения ударника по отношению к упомянутому образцу. Ударник выполнен с резьбой в его нижней части и снабжен гайкой, имеющей возможность перемещения по упомянутой резьбе с регулированием величины подъема ударника над поверхностью исследуемого образца бетона. Использование изобретения позволяет повысить точность измерений. 1 ил.

Устройство для измерения прочности бетона, содержащее размещенный внутри обмотки соленоида ударник, с тыльной стороны которого закреплен пригруз изменяемой массы, регулируемый источник переменного электрического тока, соединенный с упомянутой обмоткой, пьезоэлектрический датчик-гироскоп, прикрепленный к пригрузу с возможностью определения отклонения ударника от нормали к поверхности исследуемого образца бетона, и пьезоэлектрический датчик, выполненный с возможностью регистрации механических колебаний, возникающих в упомянутом образце при его ударном нагружении, при этом электроды пьезоэлектрического датчика подключены к входам фильтра высоких частот, выход которого соединен с входами измерителя частоты и измерителя коэффициента затухания, а выход пьезоэлектрического датчика-гироскопа подключен к сервоприводу, закрепленному на соленоиде с возможностью корректирования положения ударника по отношению к упомянутому образцу, отличающееся тем, что ударник выполнен с резьбой в его нижней части и снабжен гайкой, имеющей возможность перемещения по упомянутой резьбе с регулированием величины подъема ударника над поверхностью исследуемого образца бетона.