Устройство для измерения напряжения Советский патент 1986 года по МПК E04G21/12 G05D15/01 

Изобретение относится к неразрушающе-- му контролю технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для измерения напряжений в арматуре при изготовлении железобетонных конструкций.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг. 1 показано устройство для измерения напряжения; на фиг. 2 - функциональная схема выполнения цифро- вого фильтра; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит датчик 1 колебаний арматуры, усилитель 2, однополупери- одный выпрямитель 3, компаратор 4., генера- тор 5, делитель 6 частоты, цифровой фильтр 7, тактовый распределитель 8, .мультиплек- сер 9, дешифратор 10, узел 11 сопряжения, микрокалькулятор 12.

Цифровой фильтр 7 содержит счетчик 13, триггер 14, элемент И 15, одновибратор 6, регистр 17 сдвига, элементы И 18 и 19, счетчики 20 и 21, элемент И 22 и И 23.

Устройство работает по принципу счета импульсов стабильной частоты, заполняющих несколько периодов колебаний арматуры. Первоначально осуществляется ударр ое или HuiHKOBoe возбуждер ие колебаний в арматуре, после чего датчик 1 подносится к арматуре и нажимается кнопка «Цуск, связанная с триггером 14. При этом по цепям сброса одновибратором 16 производится обнуление счетчиков 13, 20 и 21, тактового распределителя 8 и разрядов микрокалькулятора 12 (сбросовые цепи на фиг. 1 не показаны). На входы компаратора 4 поступают сигнал из от выпрямителя 3 и сигнал U2 от усилителя 2. В моменты совпадения ампли- туды этих сигналов срабатывает комнаратор 4, формируя сигнал IJ4 (фиг. 3), который далее поступает на цифровой фильтр 7, Такое построение схемы выделения периода колебаний уменьшает вероятность срабатывания компаратора 4 при искаженной высшими гармониками форме сигна;1а механических колебаний арматуры, а моменты переключения компаратора 4 жестко (автоматически) стабилизируются относительно сигнала U; датчика при изменении амплитуды этого сигнала в широком диапазоне, что известные устройства не выполняют.

Цифровой фильтр 7 производит два последовательных отсчета периодов колебаний арматуры, сравнивает их и в случае совпадения разрешает дальнейи ую обработку информации. При несовпадении отсчетов осуществляется сброс записанной информации и повторные считывания в автоматическом режиме до тех пор, пока отсчеты не совпадут. Так осуществляется фильтрация измеряемой информации, исключаю- щая фиксацию случайных результатов от воздействия электрических и механических случайных помех. На второй вход фильтра

.5

ij

0

о .

7 поступает сигнал стабильной частоты от генератора 5, заполняющий период колебаний арматуры, информация о котором в двоично-десятичном коде со счетчика 20 подается на мультиплексер 9. Последний поочередно коммутирует четыре десятичных знака двоично-десятичной информации на один десятичный канал, преобразуемый в дальнейшем в десятичный код дешифратором 10.

Сигнал гененатора 5 поступает также на делитель 6 частоты, пробразуется в сигнал Ue (фиг. 5) и следует на тактовый распределитель 8, который на своих п выходах формирует цикл сдвига сигнала Us пониженной частоты от первого выхода к последнему. Распределитель 8 можно выполнить на основе регистров сдвига или двоично-десятичных счетчиков с дешифрацией.

Узел 11 сопряжения представляет собой блок реле или оптотронов, выходы которых связаны с тактовым распределителем 8 и дешифратором 10, а выходы включены параллельно клавиатуре микрокалькулятора 12, используемой для реализации ввода в микрокалькулятор 12 четырехзначной десятичной информации о периоде колебаний арматуры, а также для автоматического вычисления на основе этой информации величины напряжения в арматуре.

Вычисление напряжения в арматуре производится по известной формуле

1

/ kfr/ 2

U 177,3 )

где fr - частота генератора 5;

п - количество импульсов, отсчитываемых счетчиком 20;

k - количество периодов колебаний, отсчитываемых счетчиком 13; / -свободная длина арматуры между упорами стенда или формы.

Величина / вводится в микрокалькулятор 12 вручную перед проведением замеров, затем, когда цифровой фильтр 7 фиксирует результат измерения, он вводится в память микрокалькулятора 12 и далее производится вычисление напряжения а. Управление процессом ввода числа и реализация алгоритма вычисления осуществляются последовательно тактовым распределителем 8. При использовании микрокалькулятора БЗ-37 алгоритм работы имеет вид, представленный на фиг. 6 с условными обозначениями, используемыми на клавиатуре. Возможны и другие варианты построения алгоритма работы микрокалькулятора 12.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

Счетчик 13 отсчитывает заданное число периодов колебаний арматуры. Сигнал с его поступает через элемент И 15 на регистр 17 сдвига (фиг. 4), управляющий работой счетчиков 20 и 21. Импульс

Ц7-1) с первого выхода осуществляет установку счетчиков в «О, второй и третий импульсы и(17-2)и U(i7-3) соответственно разрешают прохождение эталонной частоты f каждый из счетчиков 20 и 21 в течение времени 1/kfr. Импульс U(i7-4) дает разрешение на сравнение информации схемой И 23, записанной в счетчиках 20 и 21. Если коды на выходах этих счетчиков совпадают с заданной степенью точности, то схема И 23 устанавливает триггер 14 в нулевое состояние и одновременно запускает в работу тактовый распределитель 8, который осуществляет формирование одного цикла считывания микрокалькулятором 12 информации и формирование программы расчета напряжения в арматуре. При несовпадении

кодов счетчиков 20 и 21 регистр 17 сдвига циклически управляет считыванием информации до тех пор, пока коды не совпадут.

Запуск устройства в работу производится ручным переключением триггера 14 в «1, при этом на элемент И 15 подается разрешающий сигнал, а одновибратор 16 формирует сигнал установки в «О всех элементов памяти устройства и разрешающий сиг- нал на элемент И 22.

Предлагаемое устройство позволит за короткое время измерить напряжения в арматуре железобетонных конструкций при надежности информации, а также исключить операцию ручного пересчета частоты механических величин в величину напряжения.

На cSpoc

Фilг.Z

U(15)

фиг. J

Фиг. 5

Составитель л. Шарова

Редактор А. КозоризТехред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Заказ 414/38Тираж 729Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4