Устройство для измерения напряжений Советский патент 1991 года по МПК E04G21/12 G05D15/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для измерения механических напряжений в предварительно напрягаемой арматуре железобетонных изделий и конструкций.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит датчик 1 колебаний (дифференциальный), активный фильтр 2, делитель 3 напряжений, два сглаживающих фильтра, каждый из которых состоит из диодов 4 и 5, конденсаторов 6 и 7 и резисторов 8 и 9, компараторы 10 и 11, триггер 12, счетчик 13 периодов, генератор 14 импульсов, элемент И 15, реверсивный счетчик 16, одновибрэтор 17, переключатель 18, счетчик 19 импульсов, элемент ИЛИ-И 20, счетчик-21 задержки, дешифратор 22, элемент ИЛИ 23 и индикатор 24.

Устройство работает по принципу счета импульсов высокостабильной частоты кварцевого генератора 14 импульсов, заполняющих несколько пар периодов колебания арматуры.

Первоначально переключателем с фиксацией (не показан) включается питание устройства, при этом счетчики 13,16,21 и 19 по сбросовым цепям автоматически устанавливаются в О, а счетчик 21 блокируется переключателем 18 и блокирует счетчики 13,16 и 21 через элемент ИЛИ 23. Затем оператор осуществляет ударное или щипковое возбуждение колебаний арматуры, к ней подносится датчик 1 на расстоянии 5- 20 мм и вручную нажимается кнопочный переключатель 18, который разблокирует счетчик 21. Один-два первых импульсных сигнала о периоде колебаний, поступающие с триггера 12, изменяют состояние счетчика 21, формирующего задержку счета периодов, после чего он останавливает свой счет с одновременной разблокировкой входов счетчиков 13,16 и 21. Таким путем первые один-два наиболее искаженных периода колебаний пропускаются, а затем в течение нескольких пар периодов, отсчитываемых счетчиком 12, импульсы генератора 14 поступают на счетчик 19. после чего счетчик 13 самоблокируется и через элемент И 15 блокирует работу счетчика 19.

В течение цикла измерения устройства реверсивный счетчик 16 суммирует число счетных.импульсов от генератора 14 в нечетные периоды и вычитает в четные, осуществляя попарную проверку следующих друг

за другом периодов измеряемых колебаний на взаимное равенство с точностью до нескольких старших разрядов счетчика 16. Признак неравенства периодов колебаний (например, с точностью до 0.5%) означает наличие в измеряемом сигнале сильной помехи, искажающей результат измерения. Проверка состояния реверсивного счетчика

16проводится в момент окончания каждого 0 четного периода с помощью одновибратора

17(фиг.2 - импульс His на 6 диаграмме). Если в этот момент определенное число старших разрядов счетчика 16 не обнулено, элемент ИЛИ-И 20 пропускает сформиро5 ванный одновибратором 17 импульс His на сбросовые цепи счетчиков, обнуляя их содержимое. При этом процесс измерения автоматически продолжается до тех пор, пока заданное число периодов не окажется по0 парно равным. В случае попарного равенства периодов импульсы HIS в процессе измерения не проходят на сбросовые входы и счетчик 13, зафиксировав заданное число периодов колебаний арматуры, своим пер5 вым выходом блокирует прохождение импульсов генератора 14 на счетчик 19, фиксирующий число этих импульсов. Содержимое счетчика 19, характеризующее длительность заданного числа периодов

0 колебаний арматуры основного тока, дешифруется элементом ИЛИ-И 20 и выводится на цифровой многоразрядный индикатор 24, При отпускании кнопочного переключателя 18 показания счетчиков сбрасываются

5 в О, а цифровое табло индикатора 24 гаснет.

Выделение периодов колебаний (формирование временных меток) производится следующим образом.

0При установке датчика 1 на расстоянии

5-20 мм от колеблющейся арматуры сигнал колебаний фильтруется, усиливается и поступает на входы каждого из компараторов 10 и 11 по двум каналам: напрямую (сигнал

5 И2 на фиг.2), через делитель 3 напряжений и диоды 4 и 5 (соответственно сигналы И4 и ИБ на фиг.2).

Проходя по второму каналу, сигнал колебаний преобразуется в сигнал И4 (Hs),

0 причем его амплитуда фиксируется конденсатором 6 (7). Компаратор 10 (11) формирует по результату сравнения импульс Ив (Иэ). передний фронт которого фиксирует начало периодов. Триггер 12 устанавливается в 1

5 только компаратором 10 и сбрасывается в О компаратором 1 1 следовательно, во время действия положительной полуволны сигнала колебаний триггер 12 переключается в 1 по переднему фронту первого импульса компаряторя только одиь раз. Все

другие (ложные) импульсы не повлияют на его состояние. Примеры ложных импульсов показаны пунктиром на фиг.2. Аналогично во время действия отрицательной полуволны триггер 12 установится в О только один раз по первому в полупериоде импульсу компаратора 11.

Ложное переключение триггера 12 возможно только при большом уровне помехи. по амплитуде соизмеримом с первой гармоникой колебаний (диаграмма 7а на фиг.2). Попарное неравенство периодов возможно при периодическом искажении формы сигнала колебаний (диаграмма 7в на фиг.2), при высоком уровне Биений, воздействии более низкочастотной помехи, чем первая гармоника колебаний, например при дрожании руки оператора и т.п. В этом случае вступает в работу контур проверки сигнала колебаний, автоматически сбрасывая ложные показания до тех пор, пока уровень помех не снизится и не войдет в зону нечувствительности.

Частота измеряемых колебаний fK определяется по формуле

«--V.

где tV - частота генератора 14;

п - число измеренных счетчиком 13 периодов колебаний;

К - количество импульсов, измеренных счетчиком 19.

Далее напряжение в арматуре рассчитывают по известной формуле

.2-(l f- 12,5 у)2,

где I - свободная длина арматуры между упорами формы или стенда;

d - диаметр арматуры.

Таким образом введенная функция проверки результата измерений, состоящего из четного числа периодов колебаний на попарное равенство длительностей периодов, позволяет существенно повысить помехоустойчивость измерений а следовательно, точность измерения

Формула изобретения

Устройство для измерения напряжений

преимущественно в арматуре железобетонных конструкций, содержащее датчик колебаний, подключенный к входу активного фильтра, выход которого соединен с одними

входами первого и второго компараторов и входом целителя н пряжений, выходы которого через соответствующие сглаживающие фильтры соединены с другими входами компараторов, выходи которых подключены к

соответствующим входам триггера, генератор импульсов, который подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого соединен с одним из выходов счетчика периодов, один из входов которого соединен с выходом триггера, вых д элемента И соединен с одним из входов счетчика им пульсов, выход которого через дешифратор подключен к индикатору, и переключатель, отличающееся тем, что, с целью

повышения точности измерения, в него введены реверсивный счетчик, одновибраюр, элемент ИЛИ-И, счетчик задержки и элемент ИЛИ, причем один из НХОДСБ реверсивного счетчика подключен к генератору

импульсов, другой выход счетчика периодов подключен к другому входу реверсивного счетчика и к входу одновибратора. переключатель подключен к одному из входов счетчика задержки, другой вход которого

подключен к выходу триггера, выходы реверсивного счетчика и одновибратора соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-И. выход которого и выход счетчика задержки соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ. вы:;- д которого соединен с другим входом счетчика импульсов, с другим входом счетчика периодов и с соответствующим входом реверсивного счетчика.

.U2 Л

/

us

Изобретение относится к неразрушающему контролю технологических процессов в строительной индустрии, может быть использовано для измерения механических напряжений в предварительно напрягаемой арматуре железобетонных изделий и конструкций и позволяет повысить точность измерений. Устройство содержит датчик 1 колебаний, активный фильтр 2, делитель 3 напряжений, два сглаживающих фильтра, каждый из которых состоит из диодов 4 и 5, конденсаторов 6 и 7 и резисторов 8 и 9 компараторы 10 и II. триггер 12, счетчик 13 периодов, генератор 14 импульсов, элемент И 15, реверсивный счетчик 16, одновибра- тор 17, переключатель 18, счетчик 19 импульсов, элемент ИЛИ-И 20, счетчик 21 задержки, дешифратор 22, элемент ИЛИ 23 и индикатор 24. 2 ил. Ё ШI

б К

Uis

4f47

r

/

x

Фиг. 2

д