Устройство для измерения скорости распространения акустических волн в материалах Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

ND

О) ND

СО

сл

05

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материалов и может быть использовано в строительстве, например для контроля бетона.

Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет измерения продольных, поперечных и поверхностных волн.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит ударник 1, приемник 2, последовательно соединенные усилитель 3 и пороговый элемент 4, первые одновибратор 5, делитель 6 напряжения, IKтриггер 7, ключ 8 и два измерителя 9 и 10 интервалов времени, третий измеритель 11 интервагюв времени и второй 1К-триггер 12, формирователь 13 импульсов, вход которого подключен к выходу ударника 1, а выход - к первым входам первого 9, второго К) и третьего 11 измерителей интервалов времени и первого 7 и второго 12 1К-триггеров, второй ключ 14, выход которого соединен с вторым входом третьего измерителя 11 интервалов времени, последовательно соединенные второй одновибратор 15 и второй делитель 16, информационный вход которого подключен к выходу первого делителя 6, а выход - к входу усилителя 3, выход приемника 2 подключен к информационному входу первого делителя 6, выход порогового элемента 4 - к первым входам первого 8 и второго 14 ключей и вторым входам первого 1К-триггера 7 и первого измерителя 9 интервалов времени, первые выходы первого 7 и второго 12 IKтриггеров подключены к вторым входам соответственно первого 8 и второго 14 ключей, а вторые выходы - к входам соответственно первого 5 и второго 15 одновибраторов, выход первого одновибратора 5 соединен с управляющим входом первого делителя 6 напряжения, а выход первого ключа 8 - с вторыми входами второго 1К-триггера 12 и второго измерителя 10 интервалов времени.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии первый 6 и второй 16 управляемые делители напряжения имеют максимальный коэффициент передачи, а первый 8 и второй 14 ключи заперты. После нанесения удара импульс с электродинамического ударника 1 поступает на формирователь 13«стартовых импульсов (фиг. 2а), сигнал с выхода которого поступает на первые входы первого 9, второго 10 и третьего 11 измерителей интервалов времени, что обеспечивает начало счета времени, а в материале распространяются акустические волны удара, например продольная, имеющая максимальную скорость, поперечная, скорость которой в 1,73 раза меньше скорости продольной волны, и поверхностная, скорость которой, примерно в 1,9 раз меньше скорости продольной волны. Поэтому к

приемнику 2 приходит вначале фронт продольной волны, а затем, спустя некоторое время, фронт поперечной волны, амплитуда которой в А раз больше, чем у продольной волны, а после, спустя еще некоторое время, фронт поверхностной волны, амплитуда которой в В раз больше, чем у продольной волны.

Известно, что отношение амплитуд поперечной АЗ и продольной Ар волны при0 мерно равно Aj/Ap 3-4, отношение амплитуд поверхностной А/ и продольной АР- А,.

Сигналы с выхода приемника 2 (фиг. 26) через первый 6 и второй 16 управляемые

делители и усилитель 3 поступают на вход порогового элемента 4. Импульс с выхода порогового элемента 4, выработанный при пороговом напряжении Ь, подается на первые входы первого 8 и второго 14 ключей, на второй вход первого 1К-триггера 7

0 и непосредственно на второй вход первого измерителя 9 интервалов времени, после чего значение времени распространения продольной волны tp (фиг. 2ж) отсчитывается и индицируется на цифровом табло первого измерителя 9 интервалов времени.

5Задним фронтом импульса продольной

волны с выхода порогового элемента 4 запускается первый 1К-триггер. На первом выходе его устанавливается управляющее напряжение, которое поступает на второй вход первого управляемого ключа 8. Со второго выхода первого 1К-триггера 7 подается отпирающий импульс (фиг, 2г) на вход первого одновибратора 5, сигнал с выхода которого поступает на второй вход первого управляемого делителя 6. Коэффициент

передачи последнего уменьшается, что вызывает уменьшение сигнала на выходе усилителя 3 (фиг. 2е) таким образом, что пороговый элемент 4 срабатывает далее от переднего фронта поперечной волны. К этому времени первый ключ 8 открыт, пос0 кольку на его второй вход с первого выхода 1К-триггера 7 подается отпирающий импульс. Импульс с выхода порогового элемента 4 (фиг. 2ж), выработанный при пороговом напряжении U, поступает на первые входы первого 8 и вто роге 14 ключей и на второй вход первого измерителя 9 интервалов времени. К этому времени второй ключ 14 закрыт, импульс поступает, через ключ 8 на второй вход второго измерителя 10 интервалов времени, после чего значение времени распространения поперечной волны tj отсчитывается и индицируется на цифровом отсчетном устройстве (фиг. 2н).

Одновременно с выхода первого ключа 8 задний фронт импульса поперечной волны

5 (фиг. 2и) поступает на второй вход второго 1К-триггера, который опрокидывается и с его первого выхода поступает импульс на второй вход второго ключа 14, а с второго выхода 1К-триггера 12 подается импульс на вход второго одновибратора 15, по сигналу которого (фиг. 2з) коэффициент передачи делителя 16 уменьшается, что приводит к уменьшению уровня сигнала на входе усилителя 3 (фиг. 2к:). Пороговый элемент 4 срабатывает далее от переднего фронта поверхностной волны (фиг. 2к). Передний фронт поверхностной волны с выхода порогового элемента 4 (фиг. 2л), выработанный при пороговом напряжении LJ, поступает через ключ 14 на второй вход третьего измерителя 11 интервалов времени, после чего значение времени распространения поверхностной волны tp отсчитывается и индицируется на цифровом отсчетном устройстве измерителя 11 интервалов времени. При последующем нанесении удара импульс с формирователя 13 импульсов устанавливает 1К-триггеры 7 и 12 в исходное положение, что приводит к запиранию ключей 8 и 14 и установке управляемых делителей 6 и 16 в исходное положение, т. е. когда коэффициент передачи у них максимальный. Коэффициенты ослабления сигналов для уверенного выделения поперечной и поверхностной волн подбираются опытным путем, так как зависят от состава материала, его структуры и базы прозвучивания, и устанавливаются величиной управляющих напряжений на выходах одновибраторов 5 и 15. Изобретение позволяет проводить автоматическую регистрацию скоростей распространения продольных, поперечных и поверхностных волн, что повышает информативность контроля, позволяет более уверенно определять динамические упругие характеристики материалов (модули упругости и сдвига, коэффициент Пуассона и др.), что важно при контроле массивных бетонных сооружений и несущих конструкций. Формула изобретения Устройство для измерения скорости распространения акустических волн в материалах, содержащее ударник, приемник, последовательно соединенные усилитель и пороговый элемент, первые одновибратор, делитель напряжения, 1К-триггер, ключ и два измерителя интервалов времени, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности контроля, оно снабжено третьим измерителем интервалов времени и вторым 1К-триггером, формирователем импульсов, вход которого подключен к выходу ударника, а выход - к первым входам первого, второго и третьего измерителей интервалов времени и первого и второго 1К-триггеров, вторым ключом, выход которого соединен с вторым входом третьего измерителя интервалов времени, последовательно соединенны.ми вторым одновибратором и вторым делителем напряжения, информационный вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, а выход - к входу усилителя, выход приемника подключен к информационному входу первого делителя напряжения, выход порогового элемента - к первым входам первого и второго ключей и вторым входам первого 1К-триггера и первого измерителя интервалов времени, первые выходы первого и второго 1К-триггеров подключены к вторым входам соответственно первого и второго ключей, а вторые выходы - к входам соответственно первого и второго одновибраторов, выход первого одновибратора соединен с управляющим входом первого делителя напряжения, а выход первого ключа - с вторыми входами второго 1К-триггера и второго измерителя интервалов времени.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материалов и может быть использовано в строительстве, например для контроля бетона. Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет регистрации продольных,поперечных и поверхностных волн. Устройство содержит два управляемых делителя напряжения, пороговый элемент, три измерителя интервалов времени и схему формирования трех интервалов времени, соответствующих временам распространения в контролируемом материале продольной, поперечной и поверхностной волн. 2 ил.