Устройство для измерения напряжения в арматуре железобетонных конструкций Советский патент 1987 года по МПК E04G21/12 G05D15/01 

Изобретение относится к области мераз- рушающего контроля технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для измерения напряжений в арматуре при изготовлении железобетонных конструкций.

Цель изобретения - иовышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - алгоритм работы устройства; на фиг. 3 - алгоритм вычисления напряжений.

Устройство для измерения напряжений содержит датчик 1 колебаний, усилитель 2, выпрямитель 3 однополупериодный, компаратор 4, генератор 5, делитель б частоты, цифровой фильтр 7, формирователь 8 цифрового кода, коммутатор 9, пороговый цифровой фильтр 10, логический элемент И 11, тактовый распределитель 12, мультиплексор 13, дешифратор 14, узел 15 сопряжения, микрокалькулятор 16.. Цифровой , фильтр 7 включает счетчик 17, триггер 18, логический элемент И 19, одновибратор 20, регистр 2 сдвига, логические элементы И 22 и 23, счетчики 24 и 25, логический элемент И 26, логическую схему И 27.

Устройство работает по принципу счета импульсов стабильной частоты, заполняющих один или несколько периодов колебаний арматуры. Первоначально осуидестЕ5ляется ударное или щипковое возбуждение колебаний в арматуре, после чего датчик 1 подносится к арматуре и нажимается кнопка «Пуск, связанная с триггером 18. При этом по цепям сброса (не показаны) одновибрато- ром 20 производится обнуление счетчиков 17, 24 и 25, тактового распределителя 12 и разрядов микрокалькулятора 16. На входы компаратора 4 поступают сигналы от выпрямителя 3 и усилителя 2. В момент совпадения амплитуды этих сигналов срабатывает компаратор 4, формируя сигнал, поступающий на цифровой фильтр 7, который производит два последовательных отсчета периодов колебаний арматуры. При этом счетчик 17 отсчитывает заданное число периодов колебаний арматуры. Сигнал с его выхода поступает через элемент И 19 на регистр 21 сдвига, управляющий работой счетчиков 24 и 25. Импульс с первого вы.хода регистра осуществляет установку счетчиков в «О, второй и третий импульсы соответственно раз- рещают прохождение эталонной частоты fr с генератора 5 на каждый счетчик 24 и 25 в течение времени l/k-fp, а четвертый импульс дает разрещение на сравнение схемой И 27 информации, записанной в счетчи- ках 24 и 25.

Сигнал генератора 5 поступает также на делитель 6 частоты, преобразуется и следует на тактовый распределитель 12, который на своих п выходах формирует цикл сдвига сиг

5

0

5

0

5

0

.S

0

5

нала пониженной частоты от первого входа к последнему.

В случае сравнения информации с заданной степенью точности схема И 27 формирует сигнал сравнения, поступающий на элемент И 11.

Параллельно со счетчика 24 информация передается на мультиплексор 13 и пороговый цифровой фильтр 10, на вход которого через коммутатор 9 поступает цифровой код с формирователя 8. Пороговый цифровой фильтр 10 сравнивает поступивщую на входы информацию и в случае, когда со счетчика 24 поступает цифровой код, равный или превыщающий цифровой код, заданный формирователем 8 и соответствующий частоте 3-й гармоники, на выходе фильтра 10 появляется сигнал, запрещающий дальнейшую обработку информации, и элемент И 11 независимо от уровня сигнала, поступившего на вход с цифрового фильтра 7 (схемы И 27), запускает триггер 18, при этом происходит сброс записанной информации и повторные считывания в автоматическом режиме до тех пор, пока не произойдет сравнения информации на пороговом цифровом фильтре 10 и на входах элемента И П не появятся высокие уровни сигналов разрешения.

В случае, ког да на пороговый фильтр 10 со счетчика 24 поступает цифровой код, меныаий заданного формирователем 8, на выходе фильтра 10 появ тется сигнал, разрешающий дальнейшую обработку информации. При появлении на входах элемента И 11 двух разрешающих сигналов триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, одновременно запускается тактовый распределитель 12, который формирует один цикл считывания микрокалькулятором 16 информации и формирует программу расчета на.- пряжений в арматуре.

Мультиплексор 13 поочередно ко.ммути- рует четыре десятичных знака двоично-десятичной информации на один десятичный канал, преобразуемой дешифратором 14 в десятичный код, поступающий на узел 15 сопряжения. Происходит ввод в микрокалькулятор 16 четырехзначной десятичной информации о частоте колебаний арматуры и реализация алгоритма вычисления напряжений в арматуре, последовательно задаваемого тактовым распределителем 8.

Так осуществляется эффективная фильтрация помех гармонического состава механических колебаний арматуры, имеющих частоты выше измеряемой 1-й гармоники, независимо от длительности их действия и амплитудного значения измеряемых сигналов.

Вычисление напряжений в арматуре производится по уточненной формуле, учитывающей изгибную жесткость арматуры

«(.

k-fr-e dx/E-k-fr

Y

n 1Г7,3 }n 1Г7,Э

где fr - частота генератора 5;

п -количество импульсов, отсчитываемых счетчиком 24; k - количество периодов колебаний,

отсчитываемых счетчиком 17; I - свободная длина арматуры между

упорами стенда или формы; d -диаметр контролируемой арматуры; Е - начальный модуль упругости контролируемой арматуры;

Величины 1и d вводятся в память микрокалькулятора 16 перед началом измерений, затем после фиксации результата измерения и ввода его в микрокалькулятор производится вычисление величины напряжения.

Алгоритм вычисления напряжений реализован на микрокалькуляторе БЗ-35 (фиг. 3 с условными обозначениями, используемыми на клавиатуре микрокалькулятора 16).

Предлагаемое устройство повышает точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряжения в арматуре железобетонных конструкций, содержащее датчик колебаний, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с входом выпрямителя и с первым вхоПреобразованиеHuijecHuif. MO/reSaHuu S nepef eHHtiiu iJSCHLfu mcff

Формиро онце измеряемого сигнала

0

5

5

0

дом компаратора, другой вход которого соединен с выходом выпрямителя, выход компаратора подключен к первому входу цифрового фильтра, второй вход которого подключен к генератору, который соединен с входом делителя частоты, выход делителя частоты соединен с первым входом тактового распределителя, выход тактового распределителя соединен с первыми входами узла сопряжения и мультиплексора, второй вход мультиплексора соединен с первым выходом цифрового фильтра, выход мультиплексора соединен с входом дешифратора, выход которого соединен с вторым входом узла сопряжения, выход которого подключен к входу микрокалькулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, измерения, оно снабжено формирователем цифрового кода, коммутатором, пороговым цифровым фильтром и логическим элементом И, причем фор.мирователь цифрового кода подключен через коммутатор к первому входу порогового цифрового фильтра, второй вход которого соединен с первым выходом цифрового фильтра, второй выход цифрового фильтра подключен к первому входу элемен- .та И, второй вход которого подключен к выходу порогового цифрового фильтра, выход эле.мента И соединен с третьим входом цифрового фильтра и вторым входом тактового распределителя.

измерение (астото/ (периода} / олеЗания aflftomt/pt /

бы исление ffe/juvuMij

напряжений S арматуреё.

8b/ooff но UHduffaijufo

Риг. 2

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технологических процессов в строительной индустрии, может быть использовано для измерения напряжений в арматуре при изготовлении железобетонных конструкций и позволяет повысить точность измерений. Устройство содержит датчик 1 колебаний, усилитель 2, выпрямитель 3 однополупериодный, компаратор 4, генератор 5, делитель 6 частоты, цифровой фильтр 7, формирователь 8 цифрового кода, коммутатор 9, пороговый цифровой фильтр 10, логический элемент И 11, тактовый распределитель 12, мультиплексор 13, дешифратор 14, узел 15 сопряжения, микрокалькулятор 16. Цифровой фильтр 7 включает счетчик 17, триггер 18, логический элемент И 19, одновибратор 20, регистр 21 сдвига, логические элементы И 22 и 3, счетчики 24 и 25, логический элемент И 26 и логическую схему И 27. 3 ил. (С (Л S Ha сброс со ел со ОО Ч 00