Устройство для определения прочности бетона Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушаю« аднм испытаниям свойств материалов с помощью ультразвука и может быть ис пользовано для контроля качества продукции зйводов жепезобетонных изаепий и эксппуатацйонного контропя возведенны сооружений. ..

Известны ультразвуковые устройства для контроля бетона, содержащие задающий генератор, генератор зондирующих

импульсов, усилитель, детектор, блок ждущей развертки, каскад совпадений, регистратор и приемопередающий преоб«рааователь Cl 3 t

Недостатке данных устройств является низкая точность измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для отределения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зонпирукндих импульсов,, источник в приемник излучения, оптически связанные между собой, и усилитель, два триггера, два формирователя, логический элемент И, счетчик, генератор счетных импульсов и дка из мерительных канала, каждый из которых состоит из посдедовательно соединенных между собой логического элемента И, счетчика и индакатора, причем генератор счетных импульсов подключен к одаим из входов измерительных каналов, другие входы которых подключены к одному из выходов перв(яч триггера и к выходу второго триггера, один из входов которсн о соединен через счетчик с выходам элемента И, один из входов которого под ключен к другсялу выходу первого триггера, входы которого соединены с синхронизатором и выходом первого фсрмировате ля СЗ,

Недостатксям известного устройства является недостаточная точность, что обусповпено отсутствием блоков раздепе:ння информации об упругих «и структурных свойствах среды в зоне прозвучивания.

Целью изобретения является повышение точности определения прочности бето на,

Эта цепь достигается тем,что устройство flJM определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные; сцнхрониаатс, генератор зонирующих импульсов,источник иЬриемник излучения, и усшштейь, два триггера, два формирователя, логический элемент И, счетчик, генератор счетных импульсов и два из|мерительных канала, каждый из которых

|состоит из последовательно соединенных между собой логического элемента И, счетчика и индикатора, причем генератор счетных импульсов подключен к одним из входов измерительных каналов, другие входы которых подключены к одному из выходов первого триггера и к выходу второго триггера, один из входов которого соединен через счетчик с выходом элемента И, один из.входов которого по ькапочен к другому выходу. ..первого триггера входы которого соедииень. с синхронизаторс 4 и выходим первого формирователя снабжено Фильтоами низких и высоких частот, причем усилитель подключен к входам фкпьтров, выход фильтра низких частот соединен с входом первого формиро вателя, .выход фильтра низких частот сое динен с входом второго формирователя, выход которого подключен к другому входу элемента И, а другой вход второго триггера соединен с другим выходом первсд о триггера.

На чертеже представлена бпок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из синхронизатора 1, генератора 2 зондирующих импульсов, {источника 3 и приемника 4 измерения, ;устансшленных на границах зоны прозвучивания изделия 5, усилителя 6, фильтра 7 низких частот, первого формирователя 8, первого триггера 9, измерительного канала 10, включающего последовательно соединенные логический элемент И 11, .счетчик 12 нмпульсст и индикатор 13 времени распространения импульсов в изделии, генератора 14 счетных импульсе®, 4ш1ьтр 15 высоких частот, второй фс мирователь 16, логический элемент И 17 счетчик 18, второй триггер 19, а также измерительный канал 20, выполненный аналогично первому.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает периодически следующие короткие импульсы синхронизации, котсфые запускают генератор 2 зондирующих импульсов, устанавливают триггер 9 в состояние . Выходные сигналы генератора 2 преобразуются в широкополосные ультразвуковые импульсы и вводятся в контролируемое изделие 5„ В результате взаимодействия

,со средой, прсяиедщие зону контроля импульсы имеют задержку Ьо времени относительно момента посылки, а также измененный спектральный состав. При этом

.длинноволновые компоненты принятого сигнала имеют задержку, определяемую исключительно упругими свойствами среды, а на задержке коротковолновых компонент дополнительно сказывается качество структуры средьи микротрещины, различные дефекты и т. п. Кроме того, разделить вльлние упругих и структурных свойств среды на затухание низкои высокочастотных компонент: наибольшие изменения спектральной плотности принятого наблюдаются в высокочастотной области его спектра. Изменения спектрального состава проявляются в изменениях среднего периода принятого сигнала. Принятые импульсы 4 преобра;зуются в эпектрические сигналы, усиливаются в усилителе Ц и подаются на входы фильтров 7 и 15 низких и высоких частот. ж.., Фильтр 7 низких частот исключает из спектра принятого сигнала выссжочастотные кся поненты, на задержке которых сказывается качество структуры среды. В результате этого дальнейшей обработке подвергается сигнал, на параметры которого оказали влияние только упругие свойства материала. Этот сигнал поступает на вход первого формирователя 8, в котором осуществляется дискримина 1ШЯ по мся 1ентам перехогш сигнала через нулевое значение. В эти моменты на вы ходе формирователя 3 пошкляются короткие электрические импульсы, первый из которых переводит триггер 9 в нулевое состояние. Поскольку в момент посылки зондирующего импульса триггер 9 по входу установки синхроимпульсом был установлен в единичное состояние, то с его прямого выхода до мси двнта прихода первого импульса от формирователя 8 иа первый клоп измеритета ного канала 10 подавался единичный потенциал. Поэтому элемент И 11 этого канала пропускал счетные импульсы от генератора 14 иа вход счетчика 12. В момент прихода с сигнала в точку приема триггер 9 переводится в нулевое состояние, вслёортвие чего элемент И 11 и этдеритель- ного канала 10 закрывается, и счет импульсов в счетчике 12 прекращается. Результат счета представляется на индикаторе 13. В силу изложенного на результате счета качество структуры сре ды не сказывается.. Фильтр 15 высоких частот Исключает из спектра принятого сигнала низкочастотные компоненты, не чувствительные качеству структуры среды. В ° резульате дальнейшей обработке подвергается только часть спектра сигнала, которая зависит от структурных характеристик среды. Этот сигнал через второй формирователь 16, аналогичный первому 8, поступает на вход элемента И 17, управляемого по второму входу потекциалсвл инверсного выхода триггера 9. В момент окончания цикла измерения времени распространения сигнала триггер 9 переходит в нулевое состояние и на его ин- версном выходе появляется единичный потенциал, открывающий элемент И 17. В результате через элемент И 17 на вход счетчика 18 начинают поступать выходные импульсы от формирователя 16. Как только число этих импульсов достигнет заданного значения (объем памяти счетчика), на выходе счетчика 18 появится импульс, который попадает на вход О триггера 19, единичное состояние доторого устанавливается в момент перехода триггера 9 в нулевое сосгоянве потенциалом инверсного выхода. В результате на управляюсшй вход второго иэI мерительного канала 20 в течение задав ного числа переходов сигнала.через нулевое значение будет подаваться единичный потенциал, разрешающий накопление счетных импульссш генератора 14 в соответствующем счетчике кавапа . 20. 1 езультат счета иХздупируетсв на табло индикатора канала 20. Этот результат ве зависит от упругих свойств среды, а полностью определяется структурными характеристиками. Благодаря этому кз анализа исключается неизменяющаяся область спектра - низкочастотная, увели- чивается чувствительность и разрешаюшая способность устройства по отношеяию к качеству структуры. Таким образом, устройство позволяет измерить время распространения дпинно волновых компонент спектра, зависящее исключительно от упругих свойств среды, Bt длительность f заданного числа п полупериодов колебания, сформированного высокочастотными компонентами принятого сигнала, затухание которых сяределяется структурными сво1)ствами. При известной базе прозвучивання по этим данным можно определить скорость С распространения упругих колебаний в материале и с помощью уравнения регрессии Р « а -ДС + в -дТ + д-АС-ЛТ + РО /(1) 1 где 4 С С - GO I Л Т Т- TO ; Т О - 21 о, в, д i - ходффшшенты регрессии; t иНдбЕс о ОТНОСИТСЯ к номвяаль ным значениям величины С и Т; поиучить значение прочности Р материала. Конкретные значения величин СдДо, РО« |в м д находят перед проведенгИем производственного контроля путем обработкв методами квтематяческой статис45тики результатов лрозвучиванйя с помощью конкретных преобразстателей серии о азаов, принятых за эталон материала контролируемого изделия. Прероагаемое устройство позволяет повысить -ТОЧНОСТЬ контроля за счет разделения ивфо11машга. содержащейся в прннятсм сигнале, и увеличения чувствительности среднего периода по отношению к качеству структуры среды.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ. ЛЕНИ Я ПРОЧНОСТИ БЕТОНА, содержа|шее последовательно соединенные синэд ркнэатор, генератор зондирующих импульсов, источник и п|жемник излучения, и усилитель, два триггера, два формиро-, вателя, логический эпемевт И, счетчик, генератор счетШ)1х импульсов и два иэ мерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой яогвческогс. элемента 11, счетчика и индикатора, причем генера- . тор счетных импульсов подключен к одним из .входе измерительных каналов, другие входы которых подключены к одно-« му из выходов первого триггера и к выходу второго триггера, один из входов которого соединен через счетчик .с выходом элемента И, один из входов которого подключен к другому выходу первого триггера, входы доторого соединены с синхронизатором и выходсм первого формирователя, отлич,аюшееся тем, что, с целью псфышения точности определения, оно снабжено фильтрами низких и высоких частот, причем усилитель под с ключен к входам фильтре, выход фильтра (Л низких ,. частот соединен с входом пер-.вого формирователя, выход фильтра ниэкьх частот соединён с входом второго формирователя, выход которого подключен к другсчу1у входу элемента И, а другой вход г второго триггера соединен с другим выходом первого триггера. сд О5 о 4 сл

/

т «

г

а

9

т

12

/3

20

5 4J

15

16

1

м17