Устройство для определения прочности бетона Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

нейных уравнений. Знание коэффициентов , , ,, Eg необходимо для оценки прочности бетона. Введение схемы З -ШШ 19 позволяет точно определить момент начала вычислений, а введение управления генератором 1 зондируюИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для определения качества железобетонных изделий и конструкций, а также для эксплуатационного контроля возведенных сооружений.

Цель изобретения - повышение прочности за счет коррекции временных задержек.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения прочности бетона.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, акустически связанные излучающий и приемный пьезопреобразо- ватели 2 и 3, усилитель 4 с АРУ, фильтр 5 низких частот, первый измеритель 6 временного интервала, содержащий последовательно соединенные усилитель 7 с АРУ по амплитуде первого полупериода, формирователь 8, триггер 9, схему И 10 и счетчик 11, схему 12 задержки, подключенную выходом к второму входу триггера 9. Первым входом измерителя 6 временного интервала является вход усилителя 7 с.АРУ по амплитуде первого полупериода, вторым входом - вход линии 12 задержки, первым выходом - выход счетчика 11, вторым выходом, который является выходом сигнала конца измерений, - выход триггера 9. Второй вход измерителя 6 временного интервала подключен к второму вьшоду генератора 1 зондирующих импульсов. Кроме того устройство содержит арифметический блок 13, последовательно соединенные фильтр 14 высоких частот, входом подключенный к выходу усилителя 4 с АРУ, и второй измеритель 15 временного интервала, выполненный идентично первощих импульсов по каналу синхронизации арифметического блока 13 исключает вероятность преждевременного срабатывания до завершения операций вычисления генератора 1 зондирующих импульсов. 1 ил.

му измерителю 6, подключенный вторым входом к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов, а выходом - к второму входу арифметического блока

13, генератор 16 счетных импульсов, подключенный к третьим входам измерителей 6 и 15 временного интервала, последовательно соединенные фильтр 17 средних частот, входом подключенный к выходу усилителя 4 с АРУ, и третий измеритель 18 временного интервала, выполненный идентично первому и JBTO- рому измерителям 6 и 15, вторым вхо- дом соединенный с вторым выходом генератора 1 зондирующих импульсов, третим входом - с выходом генератора 16 счетных импульсов, схему 3-ИЛИ 19, входами подключенную к вторым выходам измерителей 6,15 и 18 временного интервала, а выходом - к четвертому входу арифметического блока 13, выход синхронизации которого соединен с входом генератора 1 зондирующих импульсов, а фильтры 5,14 и 17 выполнены полосовыми. Позицией 20 обозначено контролируемое изделие.

Устройство для определения прочности бетона работает следующим образом.

После включения устройства и выхода арифметического блока 13 на рабочий режим в него вводится программа обработки, В момент перевода арифметического блока 13 в режим ожидания на его вьпсоде синхронизации появляется импульс, которым осуществляется запуск генератора 1 зондирующих импульсов, вырабатывающего короткий

.импульс возбуждения излучающего пье- зопреобразователя 2. В результате в зону контроля изделия 20 посылается ультразвуковой импульс. Одновременно с посылкой зондирующего сигнала импульсами с второго выхода генератора 1 зондирующих импульсов осуществляется сброс информации в счетчиках 12 измерителей 6,15 и 18 временного интервала. Этот же импульс, задержанный линией 12 задержки, переводит триггеры 9 измерителей 6,15 и 18 в единичное состояние, которое соответствует режиму измерения времени. При этом схема И 10 открывается и пропускает на вход счетчика 11 импульсы генератора 18 счетных импульсов. В процессе распространения ультразвукового импульса в зоне контроля изделия 20

задержка его низко, средне- и высоко-15 длительностям полупериодов названночастотных частей спектра оказывается различной. Низкочастотная часть спектра слабо взаимодействует с неодно- родностями структуры среды, и ее задержка определяется исключительно 20 упругими свойствами и плотностью материала. Высокочастотная часть спектра, напротив, сильно взаимодействует с микронеоднородностями структуры, и ее задержка определяется, в основ- -25 ном, характеристиками микродефектов и других нарушений, а в области средних частот задержка сигнала зависит от концентрации микронеоднородностей.

го сигнала. Первый импульс с выхода формирователя 8 используется для стробирования выходного сигнала уси лителя 7 с АРУ по амплитуде первого полупериода и регулирует коэффициен его усиления таким образом, чтобы амплитуда первого полупериода на ег выходе была постоянной, что необходимо для повышения точности измерен времени задержки импульса, так как при таких условиях порог дискримина ции и погрешности измерителя 6 временного интервала не зависят от зат хания сигнала в материале. Первым

Сигнал в точке приема преобразуется в 30 выходным импульсом формирователя 8

подобный ему по форме электрический импульс приемным пьезопреобразовате- лем 3 и поступает в усилитель 4 с АРУ. Использование АРУ с регулировкой по значению максимума принятого сигнала позволяет заметно сузить динамический диапазон сигналов на входах последующих блоков. С выхода усилителя 4 с АРУ усиленный и нормированный по максимальной амплитуде сиг- 40 на вход схемы 3-ИЛИ 19 выдается сигнал конца измерений.

Информация, содержащаяся во времени распространения среднечастотной

45 части принятого сигнала, выделяется в блоках 17 и 18. Работа блоков 17 и 18 идентична работе низкочастотного канала (блоки 5 и 6) и высокочастотного канала (блоки 14 и 15). В ре50 зультате в счетчиках 11 измерителей 6,18 и 15 накапливается информация о временах задержки низко-, средне- . и высокочастотных компонент сигнала, (1) необходимая для оценки параметров f, ,

55 3 5 состояния материала. При этом через схему И 10 сигналы конца измерения измерителей 6,18 и 15 временного интервала поступают на четвертый вход Пуск арифметического блока 13.

нал поступает на входы фильтров 5,17 и 14 соответственно низких, средних и высоких частот, которые осуществляют разделение информации, содержащейся в низко-, средне- и высокочастотной частях спектра. Построение фильтров 5,17 и 14 как полосовых обеспечивает точные сведения о частоте спектральных составляющих принятого сигнала, время задержки которых измеряется. Время Т задержки сигнала определяется выражением

т F -F +F - I с, с, 2) -s л I

4

где - постоянные коэффициенты, имеющие линейную зависимость от базы 1 прозвучивания;

10 - частота спектральной состап- ляющей, на которой производится измерение времени Т. Информация низкочастотной части спектра принятого сигнала выделяется с помощью блоков 5 и 6. При этом выходной сигнал фильтра 5 низких частот нормируется по амплитуде первого полупериода усилителем 7 с АРУ по амплитуде первого полупериода и передается на вход формирователя 8, преобразующего его в последовательности прямоугольных импульсов с крупными

фронтами, длительность которых равна

го сигнала. Первый импульс с выхода формирователя 8 используется для стробирования выходного сигнала усилителя 7 с АРУ по амплитуде первого полупериода и регулирует коэффициент его усиления таким образом, чтобы амплитуда первого полупериода на его выходе была постоянной, что необходимо для повышения точности измерения времени задержки импульса, так как при таких условиях порог дискриминации и погрешности измерителя 6 временного интервала не зависят от затухания сигнала в материале. Первым

триггер 9 возвращается в исходное состояние, и схема И 10 закрывается. Счет в счетчике 11 прекращается. Результат счета оказывается равным вре- мени распространения переднего фронта зондирующего импульса в материале контролируемого изделия 20, сформированного низкочастотной частью спектра. При этом с выхода триггера 9

.

512

Третий импульс является командой перевода арифметического блока 13 в режим опроса счетчика 11 измерителей 6,18 и 15 временного интервала и перевода его на начало вычислений по программе для решения системы трех линейных уравнений (1) относительно ;неизвестных E , ,,65, составленных для измеренных времен задержек , сч -64 трех известных фиксированных частотах ( , и Qg . Результат измерений и вычислений отображается на индикаторе арифметического блока 13 в единицах прочности. Для проведения градуировочных измере НИИ используется тот же арифметический блок 13, .в который вводится программа обработки результатов градуи- -ровочных измерений, а после статических (разрушающих) испытаний прозву- -чённых образцов дополнительно вводит :ся результат определения прочности каждого образца. Кроме того, выполняется операция прозвучивания металлического образца, для которого в частотном диапазоне прозвучивания бетона (О - 300 кГц) значения параметров g, , 6 , g f пренебрежимо малы и могут быть приняты равными нулю. Данная операция позволяет исключить вре менные задержки в электронной части устройства и в его датчиках раздель- но для каждого частотного диапазона.

Формула изобретения

Устройство для определения проч- ности бетона, содержащее последова

Реда-ктар О.Бугир Заказ 7801/42

Составитель К,Леонов Техред И.Попович

Корректор С.Ше

Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

тельно соединенные генератор зондирующих импульсов, акустически связанные излучающий и приемный пьезопреоб- разователи, усилитель с АРУ, фильтр низких частот, первый измеритель временного интервала, второй вход которого подключен к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и арифметический блок, последовательно соединенные фильтр высоких частот, входом подключенньш к выходу усилителя с АРУ, и второй измеритель временного интервала, подключенный вторым входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов, а выходом - к второму

5 о

входу арифметического блока, генератор счетных имго льсов, подключенный к третьим входам измерителей временного интервала, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными фз-шьтром средних частот, входом подключенным к выходу усилителя с АРУ, и третьим измерителем временного интервсша, вторым входом соединенным с вторым выходом генератора зондируюащх импульсов, третьим входом - с выходом генератора счетных импульсов, схемой 3-ИЛИ, входами подключенной к вторым выходам измерителей временного интервала, а выходом - к четвертому входу арифметического блока, выход синхронизации которого соединен с входом генератора зонди- 5 рующих импульсов, а фильтры выполнены полосовыми.

Корректор С.Шекмар

Изобретение касается неразрушающего контроля и может быть использовано для определения качества железобетонных изделий и конструкций. Целью изобретения является повышение точности за счет коррекции временных задержек. Наличие трех измерителей 6,18 и 15 временного интервала в сочетании с полосовыми фильтрами 5,17 и 14 низких, средних и высоких частот, имеющими линейную фазочастотную характеристику, позволяет измерить время задержек сигналов Т„д,, Tj.y, на трех известных фиксированных частотах сОц,,, , и СОац и вычислить параметры неизвестных коэффициентов Е, , 6 5 ченных в результате решения арифметическим блоком 13 системы трех ли(Л С ю СХ) 00 сд 00