Способ ультразвукового контроля строительных материалов в конструкциях и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01N29/00 G01N33/38 

I

Изобретение относится к строитель ству, а именно к способам и устройствам для контроле качества строительных материалов, например бетона, мрамора и т.п., и может быть использовано в прсмышленности строительных материалов и строительстве для определения прочности обычных и высокопрочных бетонов в готовых и эксплуатируемых конструкциях.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ультразвуковогй конт роля строительных материалов в конструкциях, включающий измерение скорости ультразвука в образцах и материале конструкций, механические испытания образцов, построение градуировочной зависимости по результатам измерений н испытаний образцов и определение прочности материала конструкции .по результатам измерений и градуировочной зависимости Q .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ультразвукового контроля строительных материалов в конструкциях, содержащее генератор синусоидальных колебаний, к выходу которого подключен усилитель мощности, соединенный с излучателем акустических колебаний, приемник акустических колебаний, подклоченнмй к входу усилителя сигнала, и измеритель фазы 2J .

Недостатки известных способа и устройства состоят в , что они, во-первых, имеют ограниченное применение так как их невозиожно использовать для определения прочности высокопрочных бетонов, имеющих раэличные прочности при одинаковых или очень близких значениях скоростей ультразвука, во-вторых, имеют значительную погрешность при контроле обычных бетонов в зоне высоких значений прочности, что требует большого количества образцов для построения грэдуировочной зависимости. : Цель изобретения - повышение точности определения прочности, уменьшение количества образцов, необходимых для построения градуировочной зависимости, и расшифевие области применения.

Цель достигается тем, что согласно способу ультразвукового контроля строительных материалов в конструк:циях, включахщему измерение скорости ультразвука в образцах и материа465932

ле конструкций, механические испыта|ния образцов, построение градуировочной зависимости по результат ам измерений и испытаний образцов и определение прочности материала конструкции JIO результатам измерений и градуировочной зависимости, измерение скорости ультразвука осуществляют путем измерения фазы между опорным и исследуеj мьм синусоидальными сигналами при напряжении 10-15 В и при напряжении 100-150 В, а градуировочную зависимость строят по механическим характеристикам образцов и разности изме. ренных значений фаз, полученных при этих напряжениях.

Устройство для ультразвукового контроля строительных материалов в конструкциях, содержащее генератор

j синусоидальных колебаний, к выходу которого подключен усилитель мощнЬсти, соединенный с излучателем акустических колебаний, приемник акустических колебаний, подключений к

, входу усилителя сигнала, и измеритель фазы, снабжено блоком управления амплитудой ультразвуковьк синусоидальных колебаний, подключенным к генератору синусоидальных колебаний, и блоком сравнения опорного и исследуемого сигналов, входы которого соединены с выходами усилителя мощности и усилителя сигнала, а выходы - с измерителем фазы.

На фиг. 1 представлена блок-схема

5 устройства для ультразвукового контроля строительных материалов, на фиг. 2 - градуировочная зависимость прочности на сжатие от разности фаз.

Устройство для ультразвукового контроля строительных материалов в конструкциях состоит из блока 1 управления амплитудой синусоидальньк . колебаний, генератора 2 напряжений соединенного через усилитель 3 мощ ности с излучатели 4 акустических колебаний, установленным на образец 5, на который также установлен приемник 6 акустических колебаний, связанный через усилитель 7 сигнала

0 с одним входом блока.8 сравнения амплитуд опорного и исследуемого сигналов, второй вход которого соединен с выходом усилителя 3 мощности, а выход - с измерителем 9 фазы.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 2 напряжения генерирует синусоидальные электрические колебания постоянной частоты, амплитуда которых регулируется блоком 1 управления, представляющим собой резистивный аттенюатор н пять ступеней ослабления. Синусоидальные колебания с генератора 2 поступают на усилитель 3 мощности и после усиления подаются на излучатель4 акустических колебаний, который преобра |зует их в механические колебания. ,Эти колебания, пройдя через образец поступают на приемник 6 акустических колебаний, преобразуются в электриче кие, а затем усиливаются в усилителе 7 сигнала и подаются на один вход блока 8 сравнения амплитуд опорного и исследуемого сигналов, второй вход которого соединен с выходом усилителя 3 мощности. С блоком сравнения соединен измеритель 9 фазы, который измеряет разность фаз между опорным и исследуемым сигналами, прошедшими через образец 5. Способ ультразвукового контроля строительных материалов в конструк-циях реализуют с помощью предлагаемого устройства следукмцим образом. При изготовлении бетонных изделий перекрытий, плит, колонн и т.д., изготавливают образцы из бетона того же состава и по той же технологии с максимальным линейным размером 100 мм, например кубы 100) 100 100мм Для установления градуировочной зависимости поочередно на каждый образец устанавливают на противоположные грани .излучатель 4 и приемник 6 акустических колебаний и производят измерение фазы сигнала сначала при низком напряжении на излучателе 4, равном 10-15 В, а затем при высоком, равном 100-150 В, осуществляют изменение напряжения с помощью блока 1 управления амплитудой синусоидальных колебаний. Отсчет фазы производят на выходе блока 8 сравнения с .помощью измерителя 9 фазы. Рассчиты|вают разность фаз между значениями фазы при высоком и низком напряжениях. Среднее значение разности фаз определяют по трем измерениям для каждого образца. Для измерения механических характеристик (прочности на сжатие образцы испытывают . на прессе.По результатам измерений и механических испытаний образцов строят градуировочную зависимость прочности на сжатие от разности фаз. Для определения прочности материала в изделии излучатель 4 и приемник 6 устанавливают на поверхности изделия 5 и производят аналогичные измерения разности фаз. По среднему значению из трех измерений и градуировочной зависимости определяют прочность бетона в изделии. Нижний предел электрического напряжения, равный 10-15 В, обусловлен необходимостью прозвучивать бетонные образцы на базе не менее 20 см. При напряжении 410В сигнал на выходе приемника акустических колебаний становится очень слабым. Верхний предел напряжения 10-150 В соответствует десятикратному увеличению напряжения, позволившему получать устойчивую корреляционную связь между механическими характеристиками материалов и изменением фазы.Увеличение напряжения более 150 Б пот ребует дополнительных мер по электроизоляции и приведет к перегреву промьпнленных излучателей при работе в непрерьганом режиме. Предлагаемые способ и устройство позволяют с необходимой точностью определять ультразвуковьм импульсным методом; значения прочности как обычных, так и высокопрочных строительных материалов непосредственно в изделиях и конструкциях. При этом высокая чувствительность разности фаз акустических колебаний к механическим характеристикам строительных матернгшов позволяет значительно сократить количество образцов, необходимое для построения градуировочной зависимости.

1. Способ ультразвукового контроля строительных материалов в конструкциях, включающи измерение скорости ультразвука в образцах и материале конструкций, механические испытания образцов, построение градуировочной зависимости по результатам измерений и испытаний образцов и определение прочности материала конструкции по результатам измерений и градуировочной зависимости, о тличающий с я. тем, что, с целью повьшения точности определения прочности, уменьшения количества образцов, необходимых для построения /-. / .--. д -..-. // .. ..,,;-.. / ..:: градуировочной зависимости, и расширения области применения, измерение скорости ультразвука осуществляют путем измерения фазы между опорным и исследуемым синусоидальными сигналами при напряжении 10-15 В и при напряжении 100-150 В, а градуировочную зависимость строят по механическим характеристикам образцов и разности измеренных значений фаз, полученньк при этих напряжениях. 2. Устройство для ультразвукового контроля строительных материалов в конструкциях, содержащее генератор синусоидальных колебаний, к вьгходу которого подклочен усилитель мощности, соединенный с излучателем (О акустических колебаний, приемник акустических колебаний, подключенный к входу усилителя сигнала, и измеритель фазы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения прочности, уменьшения количества образцов, необходимых 4; дпя построения градуировочной завиО) симости, и расширения области приСП менения, оно снабжено блоком упрансо со 1ления амплитудой ультразвуковых синусоидальных колебаний, подключенным к генератору синусоидальных колебаний, и блоком сравнения опорного и исследуемого сигналов, входы которого соединены с выходами усилителя мощности и усилителя сигнала, а выходыс измерителем фазы.