Устройство для измерения динамических напряжений в бетоне Советский патент 1986 года по МПК G01L1/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле напряженно-де- формировапного состояния элементов бетонных конструкций под действием динамических нагрузок.

Цель изобретения - по Вьшение точности измерения за счет уменьшения импульсного искажения выходного сигнала.

На фиг, 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг„ 2 - временная диаграмма работы устройства.

лителем 4 Усиленный до уровня ограничения при помогди усилителя-ограничителя 5 элект1)ический сигнал (фиго 2в) поступает на вход формиро- 5 вателя 7, а сформулированные им прямоугольные импульсы (фиг. 2г), длительность которьос обратно пропорциональна деформации (фиг. 2а) струнного преобразователя 3, поступают на вход преобразователя период-код 8. Сформированный им код преобразуется преобразователем код-напряжение 9, например любым ШШ, а сигнал, кото- рьй после фильтрации от высокочастотных составляюпщх при помощи первого ф1-1льтра 10 низкой частоты, посту-, пает на информативный вход блока 16 выборки и хранения, с выхода которого через эмиттерный повторитель 19

Схема содержит генератор 1 пусковых и myльcoв, коммутатор 2, струнный преобразователь 3 с электромагнитной катушкой возбуткдения,первый усили- 20 поступает на вход регистратора 20. тель 4, усилитель-ограничитель 5 J амп- i- Генераздия очередного импульса воз

литудньй детектор 6,формирователь 7, преобразователь 8 период-код,преобразователь 9 код-напряжение, nepBbrii 10 и второй 11 фильтры низкой частоты, компаратор 12, схему 13 совпадения, ждущий мультивибратор 14, управляемый напряжением ждущий одновибратор 15, блок 16 выборки и хранения, управляемую напряжением схему 17 за- держки,, второй усилитель 18, эмит- терный повторитель 19, имеющий выход к регистратору 20.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания генератор 1 пусковых импульсов вырабатывает короткий высоковольтный импульс прямоугольной формы положительной полярности длительностью, соответствующей 0,7 среднего значения периода колебания струны струнного преобразователя в рабочем диапазоне. Этим импз пьсом коммутатор 2 отключает вход первого усилителя 4 от электромагнитной катушки возбуждения струнного преобразователя 3. Этот же импульс возбуждает колебания струны струнного преобразователя. После окончания действия пускового импульса коммутатор 2 подсоединяет электромагнитную катушку возбу;вдения струнного преобразователя 3 к входу первого усилителя 4,

Вызванное .колебаниями струны - синусоидальное затухающее напряжение (фиг. 2 б) - снимается, с электромагнитной катушки струнного преобразователя 3 и усиливается первым уси

2786302

лителем 4 Усиленный до уровня ограничения при помогди усилителя-ограничителя 5 элект1)ический сигнал (фиго 2в) поступает на вход формиро- 5 вателя 7, а сформулированные им прямоугольные импульсы (фиг. 2г), длительность которьос обратно пропорциональна деформации (фиг. 2а) струнного преобразователя 3, поступают на вход преобразователя период-код 8. Сформированный им код преобразуется преобразователем код-напряжение 9, например любым ШШ, а сигнал, кото- рьй после фильтрации от высокочастотных составляюпщх при помощи первого ф1-1льтра 10 низкой частоты, посту-, пает на информативный вход блока 16 выборки и хранения, с выхода которого через эмиттерный повторитель 19

10

15

20 поступает на вход регистратора 20. i- Генераздия очередного импульса воз

буждения осуществляется следующим образом.

Усиленный первым усилителем 4 сигнал (фиг. 2б) для выделения огиба- ющей синусоидальных затухаюпщх коле-- баний поступает на вход амплитудного детектора 6, с выхода которого для отфильтровывания высокочастотных составляющих он поступает на вход второго фильтра 11 низкой частоты, с выхода которого он далее поступает на вход компаратора 12. При достижении амплитуды входного сигнала урон-

ня Ик5 заданного на компараторе 12, на выходе последнего вырабатывается импульс пололштельной полярности, который поступает на второй вход схемы 13 совпадения, на первый вход которой поступает сигнал с выхода форирователя 7, По заднему фронту сигнала Сфиг. 2е) с выхода схемы 13 совпадения запускаются ждущий мультивибратор 14 и управляемый напряжением

ждущий одновибратор 15,

Ждущий мультивибратор 14 генерирует сигнал положительной полярности прямоугольной формы (фиг. 2ж), длительность которого постоянна и задается на 25% больше максимально возможной в рабочем диапазоне длительности периода колебания струны струн

ного преобразове.теля 3, Генерируемый с ждущим мультивибратором 14 импульс (фиг. Йж) поступает на управляющий вход блока 16 вь(борки и хранения и переводит последний в режим хранения на время действия этого импульса. Во

время действия управляющего импульса на входе блока 16 выборки и хранения амплитуда выходного сигнала остается равной амплитуде входного сигнала в момент, предшествующий началу управляющего иьтульса.

После .окончания действия управляющего импульса амплитуда выходного сигнала блока 16 выборки и хранения становится равной амплитуде входного сигнала. Управляемый напряжением ждущий одновибратор 15, запущенный по заднему фронту сигнала с выхода схемы 13 совпадения, генерирует импульс положительной полярности прямо- угольной формы длительностью, пропорциональной амплитуде напряжения, поступающего на его управляющий вход с выхода блока 16 выборки и хранения.

при этом коэффициент пропорциональ- 20 обеспечивает уменьшение шшульсного

ности К 0,2-0,8. Так как амплитуда управляющего напряжения ждущего одно- вибратора 15 пропорциональна длительности периода колебания струны Т струнного преобразователя 3 в момент, предшествующий запуску ждущего одно- вибратора 15, то и длительность импульса на его выходе (фиг. 2з) равна (0,2-0,8) Т . Сигнал (фиг. 2з) с выхода управляемого напряжением 30 ждущего одновибратора 15 поступает на информативный вход управляемой напряжением схемы 17 задержки, на управляющий вход которой поступает сигнал с выхода блока 16 выборки и 35 хранения.

Управляемая напряжением схема 17 задержки осуществляет задержку сигнала на время tr (фиг. 2и), пропорци- Q ональное величине управляющего,т.е, длительности периода колебания струны Tj, струнного преобразователя 3 в момент, предшествующий импульсу возбуждения. Причем-, управляемая . напряжением схема 17 задержки настроена таким образом, что время задержискажения выходного сигнала устройст ва.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических напряжений в бетоне, содержащее струнньш преобразователь с электромагнитной катушкой возбуждения, первый фильтр низкой частоты, ждущий мультивибратор и эмиттерный повторитель, соединенный с регистратором, отл ичающееся тем, что,с целью повьшгения точности измерения за счет уменьшения импульсного искажения выходного С1 гнала, в него введены последовательно соединенные генератор пусковых импульсов, коммутатор, первый усилитель, усилитель-ограничитель, формирователь, преобразователь период-код,преобразователь коднапряжение,а также последовательно соединенные амплитудный детектор,второй фильтр низкой частоты, компаратор, схема совпадения, управляемый напряжением ждущий одновибратор, управляемая напряжением схема задержки, второй усилитель, причем выход первого усилителя соединен с входом амплитудного детектора,а выход преобразователя код-напряжение через первый фильтр низкой частоты -соединен с информационным входом блока выборки и хранения, выход которой соединен соответственно с вторыми входами управляемого напряжением ждущего одновибратора, управляемой напряжением схемой задержки и входом эмиттерного повторителя, причем второй вход схемы

ки составляет t

1 - Т 4 стр

Наличием управляемой напряжением схемь 17 задержки достигается генерация очередного импульса возбуждения в момент максимума кинетической энергии колеблющейся струны струнно- го преобразователя 3, что в свою очередь обеспечивает мягкое возбуждение струны с минимальными фазовыми сдвигами. Импульс (фиг. 2и) с вы 586304

хода управляемой схемы 17 задержки после усиления (фиг. 2к) вторым усилителем 18 поступает на третий вход коммутатора 2, который отсоединяет катушку возбуждения струнного преобразователя 3 от входа первого усилителя 4 на время действия импульса возбуткдения. Этот же импульс возбуждает затухающие колебания струны. Далее цикл повторяется.

Наличие в устройстве амплитудного детектора 6, второго фильтра 11 низкой частоты и коммутатора 12 уровня обеспечивает постоянство амплитуды колебания струны в момент, предшествующий очередному импульсу возбуждения, что снижает амплитудную погрешность измерения деформации. Наличие блока 16 выборки и хранения

10

30 35

Q .

0

5

искажения выходного сигнала устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических напряжений в бетоне, содержащее струнньш преобразователь с электромагнитной катушкой возбуждения, первый фильтр низкой частоты, ждущий мультивибратор и эмиттерный повторитель, соединенный с регистратором, отл ичающееся тем, что,с целью повьшгения точности измерения за счет уменьшения импульсного искажения выходного С1 гнала, в него введены последовательно соединенные генератор пусковых импульсов, коммутатор, первый усилитель, усилитель-ограничитель, формирователь, преобразователь период-код,преобразователь код , напряжение,а также последовательно соединенные амплитудный детектор,второй фильтр низкой частоты, компаратор, схема совпадения, управляемый напряжением ждущий одновибратор, управляемая напряжением схема задержки, второй усилитель, причем выход первого усилителя соединен с входом амплитудного детектора,а выход преобразователя код-напряжение через первый фильтр низкой частоты -соединен с информационным входом блока выборки и хранения, выход которой соединен соответственно с вторыми входами управляемого напряжением ждущего одновибратора, управляемой напряжением схемой задержки и входом эмиттерного повторителя, причем второй вход схемы

51278630-(i

совпадения соединен с выходом фор- выход второго усилителя соединен мирователя, а вьпсод - через ждущий с входом коммутатора, к третьему мультивибратор с управляющим входом входу которого подключен струнный блока выборки и хранения, при этом преобразователь.

ЛJ J1JП-Г|-ЛJ1ГLП-Г Фиг.2

Изобретение может быть использовано при контроле напряженно-деформированного состояния элементов бетонных конструкций под действием динамических нагрузок. Цель изобретения - повышение точности измерения. Импульс с выхода управляемой схемы 17 задержки после усиления усилителем 18 поступает на вход коммутатора 2, которьш отсоединяет катзпику возбуждения струнного преобразователя 3 от входа усилителя 4 на время действия импульса возбуждения. Этот импульс возбуждает затухакяцие колебания струны. Амплитудный детектор 6, фильтр 11 низкой частоты и коммута- тор 12 уровня обеспечивают постоянство амплитуды колебания струны в момент, предшествующий очередному импульсу возбуждения, что снижает амплитудную погрешность измерения деформации, 2 ил. (Л ю 00

Редактор И.Дербак

Составитель А.Пашков

Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин

Заказ 6822/36 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4