Акустические методы измерения модуля упругости и упругих напряжений в строительных материалах принципиально могут дать более точные результаты, нежели обычные механические методы.
Акустические методы, которые до сих пор применялись, заключались в образовании стоячих волн в образцах испытуемого материала, с целью определения периода колебаний и вычисления модуля Юнга Е из формулы
т- 1/ Р
Y -Ё -а
где / - длина стержня, а - его толщина, р - плотвость, Т-период колебаний.
Однако, эти методы большого применения не получили, так как они требуют изготовления образцов специальной формы из исследуемого материала, изучать же упругость не в образцах, а в самбм объекте, изготовленном из определенного материала, например, в рельсах, балках, а также в самих сооружениях, например, мостах, постройках, дамбах, плотинах и т. п. не представлялось
возможным в виду невозможности образовать стоячие звуковые волны в такого рода объектах.
Предметом настоящего авторского свидетельства является способ определения скорости распространения звука в сооружениях. Зная скорость v, можно с помощью формулы
- определить упругость мау
териала.
В предлагаемом способе скорость. звука в материалах и сооружениях определяется непосредственным измерением промежутков времени, в течение которых звуковой импульс пробегает в исследуемом объекте определенный путь, т. е. из формулы
Особенно интересно изучение акустическим методом такого материала, как бетон; известно, что модуль упругости бетона сильно изменяется в зависимости от времени его отвердевания и от напряжений, развивающихся в нем, в то же время плотность его под влиянием этих факторов изменяется очень мало.
Вообще в реальных объектах скорость звуковых колебаний определяется упругими свойствами этих объектов, а мало меняющаяся плотность играет значительно меньшую роль. Из упругих констант решающее влияние на скорость звука имеет моду.ь Е, коэфициент же Пуассона, мало меняющийся для различных твердых тел, играет также малую роль.
Понятно, что вышеуказанное относится не только к бетону, но в большей или меньшей степени и к каждому другому строительному материалу.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема измерительного устройства, осуществляющего предлагаемый способ.
Устройство состоит из двух катодных ламп 1 иЗ, неоновой лампы 2, трех батарей 6, 8 и 12, потенциометра 7, трех сопротивлений Р, 13 и 16 и конденсатора 11.
На чертеже не показаны упоминаемые ниже в описании электрические приемники звуковых импульсов, входной повыщающий трансформатор, присоединяемый к зажимам 4 VI 5, конденсатор временной раз: вертки осциллографа, присоединяемый к зажимам 14 и У5, и катодный осциллограф.
На испытуемом объекте устанавливаются два электрических приемника звуковых импульсов (например, электрические сейсмографы, микрофоны и пр.) на некотором расстоянии друг от друга, равном базе для измерений, например, на расстоянии нескольких метров.
В стороне от приемников, на прямой, соединяющей оба приемника, производится резкий звуковой импульс при помощи, например, удара молотком по испытуемому твердому объекту.
Звуковой импульс, распространяясь по испытуемому объекту, приХОДит сначала в ближайший к месту удара приемник и, преобразуясь последним в импульс электрическагЬ напряжения, попадает в первичную обмотку соответствующего
входного повышающего трансформатора. Вторичная обмотка входного трансформатора соединена с зажимами 4 к 5 катодной лампы / и задает на сетку лампы положительное напряжение. Вследствие этого, по приходе звукового импульса в приемник, анодный ток в цепи лампы / начнет увеличиваться, причем увеличение это будет соответствовать форме и крутизне фронта звукового импульса; точно так же, с такой же крутизной начнет нарастать и напряжение на сопротивлении 16. Параллельно последнему включена неоновая лампа 2, которая до момента удара молотком находится на пороге зажигания.
Отрегулировка неоновой лампы на порог зажигания производится при помощи батареи сеточного смещения 6 и потенциометра 7. Анодный ток через лампу / до момента удара подбирается такой величины, чтобы падение напряжения на сопротивлении 16, а следовательно, и напряжение на зажимах неоновой лампы 2 не доходило на некоторую весьма небольшую величину до величины напряжения, требуемого для зажигания лампы.
При попадании звукового импульса в приемник падение напряжения на сопротивлении 16 увеличивается на некоторую небольшую величину, достаточную для того, чтобы перейти порог зажигания, и неоновая лампа вспыхнет.
Как только произойдет газовый разряд в неоновой лампе, на сопротивлении 9 появится напряжение, минус которого подается на сетку лампы 3.
До момента газового разряда в неоновой лампе 2 в цепи лампы 3 протекает анодный ток, и конденсатор 11 заряжен до некоторого определенного потенциала. После вспышки неоновой лампы катодная лампа 5 запирается, и конденсатор 11 начи нает разряжаться на сопротивление 13 с постоянной времени CR где С-емкость конденсатора //, а J - величина сопротивления 75. К зажимам 14 и 15 присоединяется конденсатор временной развертки катод-
