Устройство для определения проч-НОСТи бЕТОНА Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 G01N33/38 

1

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции заводов сборного железобетона и крупнопанельного домостроения, а также на строительных площадках.

Изобретение основано на измерении времени распространения колебаний (УЗК) в материале.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный электроакустические преобразователи, усилитель, триггер разности, подсоединенную к синхронизатору схему задержки и блок цифровой нндикации, выполненный в виде последовательно соединенных счетчика импульсов и генератора счетных импульсов 1. В этом устройстве генератор счетных импульсов выполнен перестраиваемым для решения алгоритма R А (В-t), где R-прочность бетона, А - частота генератора счетных импульсов, В - время задержки в схеме задержки, t- время распространения УЗК в

материале, измеряемое прибором, преобразующего измеряемое устройством время распространения УЗК в прочность с цифровой индикацией результата непосредственно в единицах прочности бетона. Это исключает ручную операцию обработки результата по таблицам и графикам.

Однако известному устройству присущ существенный недостаток - низкая точность измерений, связанная, во-первых, с тем, что отсутствует схема компенсации паразитных задержек времени в схеме устройства и электроакустических преобразователях, что приводит к систематической погрешности измерения прочности бетона, в особенности, на малых акустических базах, где эта погрешность может достигать значительных относительных величин. Кроме того, устанавливаемый по индикатору (измерителю длительности импульсов, например частотомеру 43-30) коэффициент В не включает в себя интервал времени, равный по величине времени компенсации для установки пуля, которая в режиме измерения

прочности приводит к систематической погрешности, достигающей 1,5-3 мкс.

Помимо этого блок-схема устройства не содержит элементов периодического контроля за правильностью установки коэффициентов А и В, набор и проверка алгоритма требуют иодключения внешних генератора и частотомера, что нельзя осуществить при длительной эксплуатации устройства вдали от источников питания переменным током.

В то время за счет временного и температурного дрейфа частоты генератора счетных импульсов может возникать систематическая ошибка измерения тем большая, чем реже проводится проверка установки алгоритма и больше изменение внешних условий.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем устранения систематической погрешности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком компенсации, включенным между схемой задержки и входом «Стоп триггера разности, триггеромформирователем, схемой установки нуля, переключателем рода работы, формирователем контрольного интервала и делителем частоты; триггер-формирователь временного интервала входом «Стоп подсоединен к выходу усилителя, входом «Пуск через схему установки нуля - к синхронизатору, одним выходом - ко входу «Пуск триггера разности, другим выходом через переключатель рода работы - к блоку цифровой индикации, к которому также через переключатель подсоединены выход триггера разности и формирователя контрольного интервала, который через делитель частоты подсоединен к генератору счетных импульсов блока цифровой индикации, а выход схемы задержки дополнительно подсоединен через переключатель рода работы к блоку цифровой индикации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений при работе устройства.

Устройство для определения прочности бетона содержит синхронизатор 1, соединенные с ним последовательно генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий и приемный электроакустические преобразователи 3 и 4, усилитель 5, соединенный со входом «Стоп триггера-формирователя 6 временного интервала, вход «Пуск которого через схему 7 установки нуля подсоединен к синхронизатору 1, а выход соединен со входом «Пуск триггера 8 разности и через переключатель 9 рода работы - с блоком 10 цифровой индикации. Синхронизатор 1 через схему 11 задержки и схему 12 компенсации соединен со входом «Стоп триггера 8 разности. Выходы схемы 11 задержки и триггера 8 разности через переключатель 9 рода работы подсоединены к блоку 10 цифровой индикации.

Блок 10 цифровой индикации состоит из счетчика 13 импульсов и генератора 14 счетных импульсов. Выход последнего подключен к счетчику 13 импульсов и через делитель 15 частоты подключен ко входу формирователя 16 контрольного интервала, выход которого через переключатель 9 рода работы подключен к блоку 10 цифровой индикации. Преобразователи 3 и 4 размещают напротив по разные стороны контролируемой плиты 17. Работает устройство следующим образом.

Синхронизатор 1 определяет частоту посылок генератора 2 зондирующих импульсов и синхронизует работу всех остальных блоков устройства (эпюра 18, фиг. 2). Ультразвуковые колебания 19 генератора 2 зондирующих импульсов через излучающий электроакустический преобразователь 3 вводятся в контролируемое изделие 17 и, пройдя его через время t, улавливаются приемным электроакустическим преобразователем 4 и усиливаются усилителем 5 (20). На вход «Пуск триггера-формирователя 6 временного интервала с частотой посылок поступают импульсы синхронизатора 1, задержанные на время 4 (21) по отношению

к моменту срабатывания генератора 2 зондирующих импульсов с целью компенсации паразитных задержек времени в электронном блоке и электроакустических преобразователях. На вход «Стоп триггера-формирователя 6 временного интервала поступают импульсы фронта принятого ультразвукового сигнала (20) с выхода усилителя 5. Таким образом, на выходе триггера-формирователя 6 формируется прямоугольный

импульс (22), равный времени распространения УЗК в плите. Эти импульсы в режиме измерения времени распространения УЗК (положение I переключателя 9 рода работы - фиг. 1) поступают на счетчик 13 импульсов блока 10 цифровой индикации и служат для компенсации паразитных задержек tf, при регулировке схемы 7 установки нуля. После проведения компенсации длительность импульса (22) триггера-формирователя 6 становится равной (), т. е. истинному времени распространения УЗК в плите 17. Это время в положении I переключателя 9 рода работы поступает в блок 10 цифровой индикации (23) и индицируется счетчиком 13 импульсов при заполнении кварцованной частоты от генератора 14 счетных импульсов.

Одновременно с регулировкой схемы 7 установки нуля производится регулировка

схемы 12 компенсации, на которой также устанавливается время задержки, равное t. На генераторе 14 счетных импульсов блока 10 цифровой индикации устанавливается заданная величина коэффициента А алгоритма. Частота А (24) в положении II переключателя 9 рода работы заполняет интервал Т (25), сформированный формирователем 16 контрольного интервала, и поступает для индикации в цифровой форме на счетчик 13 импульсов (26).

Синхронизатор 1 запускает схему И задержки, регулируя которую по счетчику 13 импульсов в положении III переключателя 9 рода работы устанавливают на величину коэффициента В алгоритма (27). Период В индицируется в цифровой форме счетчиком 13 импульсов при заполнении кварцованной частотой от генератора 14 счетных импульсов (28).

Схема 11 задержки задним фронтом импульса В (27) запускает схему 12 компенсации, которая, как уже отмечалось выше, вырабатывает компенсирующий импульс длительностью tu (29).

Задний фронт импульса (29) триггераформирователя 6 временного интервала запускает триггер 8 разности, а задний фронт импульса (29) схемы 12 компенсации возвращает триггер 8 в исходное состояние. Таким образом, на выходе триггера 8 разности формируется прямоугольный импульс (30), длительность которого равна разности

(B + t,)-(,}(B-f).

Этот импульс при положении IV переключателя 9 рода работы поступает на счетчик 13 импульсов блока 10 цифровой индикации, где происходит его заполнение импульсами с частотой А (24), вырабатываемыми генератором 14 счетных импульсов (31). При этом в цифровой форме на счетчике 13 импульсов индицируется алгоритм

R AlB-tl,

который является апроксимацией, полученной опытным путем в соответствии с ГОСТ 17624-72 корреляционной кривой, связывающей время распространения t УЗК в материале с величиной прочности бетона на сжатие R.

Таким образом, производится непосредственное измерение качества материала с индикацией результата в единицах прочности бетона без необходимости дополнительной математической обработки результата измерений.Использование изобретения позволит производить ультразвуковой контроль качества бетона с индикацией результата измерений в единицах прочности бетона. При этом измерение осуществляется с высокой точностью, так как в индицируемом результате устранена систематическая погрешность измерений, равная и. Кроме того, при измерениях оператор имеет возможность систематически проверять правильность установки коэффициентов Л и В алгоритма, т. е. периодически устранять дополнительную систематическую погрешность, возникающую за счет неизбежного изменения величины временной задержки В в схеме задержки и частоты А генератора счетных импульсов с изменением температуры в течение рабочего дня.

Формула изобретения

1.Устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный электроакустические преобразователи, усилитель, триггер разности, подсоединенную к

синхронизатору схему задержки и блок цифровой индикации, выполненный в виде последовательно соединенных счетчика импульсов и генератора счетных импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем устранения систематической погрешности измерений, оно снабжено блоком компенсации, включенным между схемой задержки и входом «Стоп триггера разности, триггеромформирователем, схемой установки нуля, переключателем рода работы, формирователем контрольного интервала и делителем частоты, триггер-формирователь временного интервала входом «Стоп подсоединен к выходу усилителя, входом «Пуск через схему установки нуля - к синхронизатору, одним выходом - ко входу «Пуск триггера разности, другим выходом - через переключатель рода работы - к блоку цифровой индикации, к которому также через переключатель подсоединены выход триггера разности и формирователя контрольного интервала, который через делитель частоты подсоединен к генератору счетных импульсов блока цифровой индикации.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выход схемы задержки дополнительно подсоединен через переключатель рода работы к блоку цифровой индикации.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 442422, кл. G 01N 33/38, 1972 (прототип).