Устройство для контроля акустических характеристик материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N29/12 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материалов и может быть использовано в строительстве, например, для контроля массивной бетонной и кирпичной кладки.

Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет измерения длительности крутизны переднего фронта первого вступления продольных, поперечных и поверхностных волн, характеризующих структуру контролируемого материала.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля акустических характеристик материалов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для контроля акустических характеристик материалов содержит последовательно соединенные формирователь 1 стартовых импульсов и ударник 2, последовательно соединенные приемник 3, первый

и второй делители 4, 5, усилитель 6 и пороговый элемент 7, первый и второй триггеры 8, 9, первый и второй ключи 10, 11, первый, второй и третий формирователи 12, 13, 14 временных интервалов, первый и второй од- новибраторы 15, 16, подключенный к выходу парового элемента 7 дифферент цирующий элемент 17 , третий и четвертый ключи 18, 19, четвертый, пятый и шестой формирователи 20, 21, 22 временных интервалов и цифровой индикатор 23, первые входы триггеров 8, 9 и первого, второго и третьего формирователей 12, 13, 14 временных интервалов соединены с выходом формирователя 1 стартовых импульсов, выход порогового элемента 7 соединен с первыми входами первого и второго ключей 10,11 и вторыми входами первого формирователя 12 временных интервалов и второго триггера 9, выход первого ключа 10 соедиР4

CJ

нем с вторыми входами первого триггера 8 и второго формирователя 13 временных интервалов, первые выходы первого и второго триггеров 8, 9 соединены с вторыми входами соответственно второго и первого ключей 11,10, вторые выходы первого и второго триггеров 8,9 соединены с входами соответственно второго и первого одновибраторов

16,15, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих делителей 5, 4, выход второго ключа 11 соединен с вторым входом третьего формирователя 14 временных интервалов, первые входы тре- теьго и четвертого ключей 18, 19 соединены с выходом дифференцирующего элемента

17,вторые их входы - с первыми выходами соответственно второго и первого триггеров 9, 8, первые входы четвертого, пятого и шестого формирователей 20, 21, 22 временных интервалов соединены соответственно с вторыми выходами первого, второго и третьего формирователей 12,13, 14 временных интервалов, второй вход четвертого формирователя 20 временных интервалов- с выходом дифференцирующего элемента 17, вторые входы пятого и шестого формирователей 21, 22 временных интервалов - с выходами третьего и четвертого ключей 18, 19 соответственно, управляющий вход цифрового индикатора 23 соединен с выходом формирователя 1 стартовых импульсов, а его информационные входы - с выходами всех формирователей 12, 13, 14, 20, 21, 22 временных интервалов. Усилитель 6 выполнен дифференцирующим,

Устройство работает следующим образам.

В исходном состоянии первый и второй управляемые делители 4, 5 напряжения имеют максимальный коэффициент передачи, а первый, второй, третий и четвертый ключи 10, 11, 18, 19 заперты. После нанесения удара импульс с электродинамическо - го ударника 2 поступает на формирователь 1 стартовых импульсов (фиг. 2а), сигнал с выхода которого поступает на первые входы первого, второго и третьего формирователей 12, 13, 14 временных интервалов, что обеспечивает начало формирования временных интервалов, 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 раза меньше скорости продольной волны, Поэтому к приемнику 3 приходит вначале фронт продольной волны, а затем, спустя некоторое время, фронт поперечной волны, а после, спустя

еще некоторое время, фронт поверхностной волны,

Сигнал с выхода приемника 3 (фиг. 26) через первый и второй управляемые делители 4, 5 напряжения поступает на вход дифференцирующего усилителя 6, с выхода которого сигнал (фиг. 2в) поступает на вход порогового элемента 7, Импульс с выхода порогового элемента 7 {фиг, 2г) поступает на

первые входы первого и второго ключей 10, 11, выработанный при пороговом напряжении Do, на второй вход первого триггера 8 и на второй вход первого формирователя 12 временного интервала, после чего значение

времени распространения продольной волны tp (фиг, 2о) поступает на цифровой индикатор 23, где и фиксируется,

Задним фронтом временного интерва - ла tp, поступающего с второго выхода формирователя 12 временного интервала на первый вход четвертого формирователя 20 временного интервала, последний запускается и ос анавливается импульсом, поступающим на его второй вход с

дифференцирующего элемента 17 (фиг. 2д), соответствующим заднему фронту сигнала с выхода порогового элемента 7 (фиг. 2е)

Импульс с выхода четвертого формирователя 20 временного интервала, соответствующий Тр (фиг. 2п), поступает на вход цифрового индикатора 23, где и фиксируется,

Одновременно задний фронтом импульса продольной волны с выхода порогового элемента 7 (фиг. 2е) запускается первый триггер 8. На его первом выходе устанавливается напряжение , поступающее на вторые входы первого и третьего управляющих ключей 10, 18. С второго выхода триггера 9 подается импульс на вход первого одновибратора 15, сигнал с выхода которого поступает на второй вход первого управляемого делителя 4. Коэффициент передачи последнего уменьшается, что вызывает уменьшение сигнала на выходе дифференцирующего усилителя 6 таким образом, что пороговый элемент 7 срабатывает далее от переднего фронта поперечной волны (фиг. 2ж). К этому времени первый и

третий ключи 10. 18 открыты, поскольку на их вторые зходы с первого выхода триггера 9 подается отпирающий импульс, Импульс с выхода порогового элемента 7 (фиг. 2з), выработанный при пороговом напряжении U0,

поступает на первые входы первого и второго ключей 10, 11 и на второй вход первого формирователя 12 временного интервала. К этому времени второй ключ 11 закрыт, импульс поступает через ключ 10 на второй

вход второго формирователя 13 временного интервала, после чего значение времени распространения поперечной волны ts (фиг. 2р) поступает на цифровой индикатор 23, где и фиксируется.

Задним фронтом импульса ts с второго выхода формирователя 13 временного интервала запускается по первому входу пятый формирователь 21 временного интервала. Конец формирования rs определяется импульсом (фиг. 2и), поступающим на второй вход пятого формирователя 21 временного интервала через ключ 18 с дифференцирующего элемента 17, соответствующий заднему фронту импульса с выхода порогового элемента 7 (фиг. 2к).

С выхода пятого формирователя 21 импульс поступает на вход цифрового индикатора 23, где и фиксируется значение rs .

Одновременно с выхода первого ключа 10 задний фронт поперечной волны (фиг. 2к) поступает на второй вход второго триггера 8, который опрокидывается и с его первого выхода поступает импульс на вторые входы второго 11 и четвертого 19 ключей, а с второго выхода триггера 8 подается импульс на вход второго одновибратора 16, по сигналу которого коэффициент передачи второго делителя 5 напряжения уменьшается, что приводит к уменьшению уровня сигнала на входе дифференцирующего усилителя 6. Пороговый элемент 7 срабатывает далее от переднего фронта поверхностной волны (фиг. 2л). Передний фронт поверхностной волны (ее первое вступление) с входа поро - гового элемента 7 (фиг, 2м), выработанный при пороговом напряжении Uc, поступает через ключ 11 на второй вход третьего формирователя 14 временного интервала, после чего значение времени распространения поверхностной волны tk (фиг. 2т) поступает на цифровой индикатор 23, где и фиксируется.

Задний фронт импульса времени распространения поверхностной волны с второго выхода третьего формирователя 14 временного интервала поступает на первый вход шестого формирователя 22 временного интервала. С поступлением на второй вход шестого форомирователя 22 временного интервала через четвертый ключ 19 импульса от дифференцирующего элемента 17 (фиг. 2н), соответствующего заднему фронту импульса с выхода порогового элемента 7, шестой формирователь 22 запускается. С выхода шестого формирователя 22 временного интервала импульс поступает на вход цифрового индикатора 23, где и фиксируется значение Tk (фиг. 2у).

При последующем нанесении удара импульс с формирователя 1 стартовых импульсов устанавливает триггеры 8 и 9 в исходное положение, что приводит к запиранию ключей 10, 11, 18 и 19 и установке управляемых делителей 4 и 5 в исходное положение, т, е. когда коэффициент передачи у них максимальный.

Коэффициенты ослабления сигналов для

0 уверенного выделения поперечной и поверхностной волн подбираются опытным путем, так как зависят от состава материала, его структуры и базы прозвучивания, и устанавливаются величиной управляющих на5 пряжений на входах одновибраторов 15 и 16.

Изобретение позволяет проводить автоматическую регистрацию скоростей распространения продольных, поперечных и

0 поверхностных волн, их длительности крутизны передних фронтов сигнала, что повышает информативность контроля,позволяет более уверенно определять акустические характеристики контролируемого материа5 ла, что важно, например, при оценке состояния бетона массивных гидротехнических сооружений или контроле несущих способностей железобетонных конструкций . Формула изобретения

0Устройство для контроля акустических

характеристик материалов содержащее последовательно соединенные формирователь стартовых импульсов и ударник, последовательно соединенные приемник,

5 первый и второй делители напряжения усилитель и пороговый элемент, первый и второй триггеры, первый и второй ключи, первый и второй одновибраторы и первый, второй и третий формирователи временных

0 интервалов, первые входы триггеров и формирователей временных интервалов соединены с выходом формирователя стартовых импульсов, выход порогового элемента соединен с первыми входами первого и второго

5 ключей и вторыми входами первого формирователя временных интервалов и второго триггера, выход первого ключа соединен с вторыми входами первого триггера и второго формирователя временных интервалов,

0 первые выходы первого и второго триггеров соединены с вторыми входами соответственно второго и первого ключей, вторые выходы первого и второго триггеров соединены с входами соответственно вто5 рого и первого одновибраторов, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих делителей напряжения, а второго ключа соединен с вторым входом третьего формирователя временных интервалов, отличающееся тем, что,

с целью повышения информативности контроля, оно снабжено подключенным к выходу порогового элемента дифференцирующим элементом, третьим и четвертым ключами, четвертым, пятым и шестым формирователями временных интервалов и подключенным информационными входами к выходам формирователей временных интервалов цифровым индикатором, первые входы третьего и четвертого ключей соединены с выходом дифференцирующего элемента, вторые их входы - с первыми выходами соответственно второ - го и первого триггеров, первые входы чет0

вертого, пятого и шестого формирователей временных интервалов соединены соответственно с вторыми выходами первого, второго и третьего формирователей временных интервалов, второй вход четвертого формирователя временных интервалов - с выходом дифференцирующего элемента, вторые входы пятого и шестого формирователей временных интервалов - с выходами третьего и четвертого ключей соответственно, а управляющий вход цифрового индикатора соединен с выходом формирователя стартовых импульсов.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материалов и может быть использовано в строительстве, например, для контроля массивной бетонной и кирпичной кладки. Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет измерения длительности крутизны переднего фронта первого вступления про - дольных, поперечных и поверхностных волн, -характеризующей структуру контролируемого материала. Устройство дополнительно содержит дифференцирующий элемент, позволяющий определить длительность переднего фронта продольных, поперечных и поверхностных волн, ключи, формирователи временных интервалов и цифровой индикатор, фиксирующий измеренные параметры. 2 ил.