Устройство для определения прочности бетона Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к нераэрушающему контролю материалов с применениём ультразвука и может быть использовано для определения качества железобетонных изделий и конструкций, а также для эксплуатационного контроля возведенных сооружений. Известно устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, измеритель времени, второй вход кото рого подключен к второму выходу гене ратора зондирующих импульсов, измери тель среднего периода, второй вход которого подключен к второму выходу измерителя времени, а также генерато счетных импульсов, выход которого соединен с третьими входами измерите ля времени и измерителя среднего периода СП. Недостаток известного устройства низкая точность измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, фильтр низких частот и первый измеритель време ни, фильтр высоких частот, подключен ный к выходу усилителя, измеритель среднего периода и генератор счетных импульсов, выход которого соединен со счетными входами первого измерите ля времени и среднего измерителя периода С 23. Недостаток данного устройства сос тоит в невысокой точности измерений, что обусловлено неполным извлечением информации о состоянии структуры материала взоне контроля. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и прием ный преобразователи, усилитель, фильтр низких частот и первый измери тель времени, фильтр высоких частот, подключенный к выходу усилителя, измеритель среднего периода и генератор счетных импульсов, выход которого соединен со счетными входами первого измерителя времени и измерителя сред него периода, снабжено первым и вторым усилителями с АРУ, включенными между выходами фильтров низких и высоких частот и соответственно входами первого измерителя времени и среднего периода, последовательно соединенными вторым измерителем времени, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя с АРУ, второй вход - к импульсному выходу сигнала первого измерителя времени, а счетный вход - к генератору счетных импульсов, и арифметическим блоком, второй вход которого соединен с выходом измерителя среднего периода, третий - с выходом первого измерителя времени, а четвертый - с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, выходы второго измерителя времени подключены к входу второго усилителя с АРУ и измерителю среднего периода, а выход первого измерителя времени соединен с входом первого усилителя с АРУ. На чертеже представлена.блок-схема предлагаемого устройства для определения прочности бетона. Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1 зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи 2 и 3, установленные на границах зоны контроля изделия 4, усилитель 5 с АРУ,, состоящий из последовательно включенного усилителя 6 и амплитудного детектора 7 АРУ, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 6, фильтр 8 низких частот, первьй усилитель 9 с АРУ по амплитуде первого полупериода импульсного сигнала, состоящий из последовательно включенного собственно усилителя 10 и измерителя 11 амплитуды первого полупериода, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 10, и первый измеритель 12 времени, состоящий из последовательно включенных формирователя 13, триггера 14, схемы 15 И и счетчика 16, а также линии 17 задержки, вход которой подключен к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов и к входу Сброс счетчика 16, последовательно со.единенные фильтр 18 высоких частот, второй усилитель 19 с АРУ, идентичный первому 9, и измеритель 20 среднего периода, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 зондируювщх импульсов, соединенные последовательно второй измеритель 21 времени, иде тичный первому 12, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя 19 с АРУ, второй вход - к импульсному выходу сигнала первого измерителя 12 времени и к второму входу первого усилителя 19 с АРУ, и ари метический блок 22, второй вход кото рого соединен с выходомизмерителя 20среднего периода, третий - с выходом первого измерителя 12 времени, а четвертый - к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов, при этом второй выход второго измерителя 21времени подключен к второму входу второго усилителя 19 с АРУ, а третий вькод - к четвертому входу измерителя 20 среднего периода, и генератор 23 счетных импульсов, выход которого соединен со счетными входами всех измерителей. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 зондирующих импульсов вырабатывает короткие импульсы, ,периодически возбуждающие излучающий преобразователь 2, который посылает ультразвуковые импульсы в зону контроля изделия 4,. Одновременно с посыпкой зондирующего сигнала импульсами с второго выхода генератора 1 зондирующих импульсов осуществляется сброс информа ции в счетчиках 16 измерителей 12 и 20 времени и среднего периода и уста новка в режим ожидания информации арифметического блока 22. Этот же импульс, задержанный линией задержки 17 измерителя 12 времени, переводит триггер 14 в единичное состояние, которое соответствует режиму измерения времени, при этом схема 15 И отк рывается и пропускает на вход счетчи ка 16 импульсы с выхода генератора 23 счетных импульсов. В процессе распространения ультразвукового импульса в зоне контроля изделия 4. задержка его низко- и высокочастотных частей спектра оказывается различной. Низкочастотная часть спектра слабо взаимодействует с неоднородностями структуры среды, и его задержка определяется исключительно упругими свойствами и плотностью материала. Высокочастотная часть спектра, напротив, сильно взаимодействует со структурными неоднородностями, и его задержка определяется в основном характеристиками 974 микро- и макродефектов и других нарушений.. Сигнал в точке приема преобразуется в подобньй ему по форме электрический импульс приемным преобразова- . телем 3 и поступает в усилитель 5 с АРУ. Использование АРУ с регулировкой по значению максимума принятого сигнала (что обеспечивается с помощью амплитудного детектора 7 АРУ, управляющего коэффициентом усиления усилителя 6) позволяет заметно сузить ;D инамический диапазон сигналов на входах последующих блоков (с выхода усилйтеля 5 с АРУ усиленный и нормированный по максимальной амплитуде сигнал поступает на входы фильтров 8 и 18 соответственно низких и высоких частот, которые осуществляют разделение информации, содержащейся в низко- и высокочастотной частях спектра). Информация низкочастотной части спектра принятого сигнала вьщеляется с помощью блоков 9 и 12. При этом выходной.сигнал фильтра 8 низких частот нормируется по амплитуде первого полупериода усилителем 9 с АРУ и передается на вход измерителя 12 времени, в котором формирователь 13 преобразует выходной сигнал усилителя 9 с АРУ в последовательность прямоугольных импульсов с крутыми фронтами, длительность которых равна длительностям полупериодов названного сигнала. Первый импульс с выхода формирователя 13 селектируется в измерителе 11 амплитуды первого полупериода и используется для стробирования выходного сигнала усилителя 10 и регулирует коэффициент его усиления таким образом, чтобы амплитуда первого полупериода на его выходе быпа постоянной, что необходимо для повышения точности измерения времени задержки импульса, так как при таких условиях порог дискриминации, а следовательно, и погрешность измерителя не зависят от затухания сигнала в материале зоны контроля. Тем же первым выходным импульсом формирователя 13 триггер 14 возвращается в исходное состояние, и схема 15 И закрывается. Счет в счетчике 17 прекращается. Результат счета оказывается равным времени распространения переднего фронта зондирующего импульса в материале, сформированном низкочастотной частью спектра.

Информация, содержащаяся в высокочастотной части принятого сигнала, пьщеляется в блоках 18 - 21.

Передним фронтом первого выходного импульса формирователя 13 первого измерителя 12 времени, поступающим на второй вход второго измерителя 21 , времени, осуществляется сброс предыдущей информации в счетчике последнего и пуск измерительных узлов. При появлении переднего фронта импульса, сформированного высокочастотной .частью спектра сигнала на выходе фильтра 18, а следовательно, и усилителя 19с АРУ, идентичного усилите- is лю 9 с АРУ, счет импульсов, поступающих на соответствеинь вход второго измерителя 21 времени с выхода генератора 23 счетнык импульсов, прекращается, а в сметчике последнего запо минается число равное разности времен распространения ультразвукового импульса в материале зоны контроля в диапазонах низких и высоких частот При этом на третьем выходе второго .измерителя 21 времени появляется импульс, которым запускается измерительная часть измерителя 20 среднего периода выходного сигнала усилителя 19 с АРУ. Результат измерения среднего периода эапоьшнается в соответствующем счетчике измерителя 20, при этом последний вырабатывает командный импульс, который передается на соответствующий вход арифметического , блока 22.

По командному импульсу арифметический блок 22 в соответствии с заранее записанной в него программой последовательно опрашивает счетчики измерителей 12, 20 и 21, а затем обрабатывает полученную информацию. Результат измерений отображается на индикаторе арифметического бдока 22 непосредственно в единицах измерения прочности. Для проведения градуировочных испытаний используется этот же арифметический блок 22перед началом измерений, в который вводите программа обработки результатов градуировочных измерений, а после статических испытаний прозвученн.ых образцов дополнительно вводится результат определения прочности каждого образца. Таким образом, предлагаемое уст«-ройство позволяет повысить точность измерения за счет более полного извле чения информации о структурных свойствах материала благодаря дополнительному измерению разности времен распространения переднего фронта низко- л высокочастотных компонент ультразвукового импульса в материале зоны прозвучивания и нормированию сигналов выхода и низкочастотных составляющих спектра по амплитуде первого полуперибда. Кроме того, данное устройство позволяет проводить градуировочные измерения и их автоматическую обработку, что способствует повышению оперативности измерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, фильтр низких частот и первый измеритель времени, фильтр высоких частот подключенный к выходу усилителя, измеритель среднего периода и генератор счетных импульсов, выход которого соединен со счетными входами первого . измерителя времени и измерителя среднего периода, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, оно снабжено первым и вторым усилителями с АРУ, включенными между выходами фильтров низких и высоких частот и соответственно входами первого измерителя времени и среднего периода, последовательно соединенными вторым измерителем времени, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя с АРУ, второй вход - к импульсному выходу сигнала первого измерителя времени, а счетный вход - к генератору счетных импульсов, и арифметическим блоком, второй вход которого соединен с выходом измерителя среднего периода, третий - с выходом первого иэмерителя времени, а четвёртый - с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, выходы второго измерителя времени подключены к входу второго усилителя с АРУ и измерителю среднего периода, а выход первого измерителя времени соединен с входом первого усилителя с АРУ.