Устройство для определения прочности бетона

 

Изобретение касается неразрушающего контроля и может быть использовано для определения качества железобетонных изделий и конструкций . Целью изобретения является повышение точности за счет коррекции временных задержек. Наличие трех измерителей 6,18 и 15 временного интервала в сочетании с полосовыми фильтрами 5,17 и 14 низких, средних и высоких частот, имеющими линейную фазочастотную характеристику, позволяет измерить время задержек сигналов Т„д,, Tj.y, на трех известных фиксированных частотах сОц,,, , и СОац и вычислить параметры неизвестных коэффициентов Е, , 6 5 ченных в результате решения арифметическим блоком 13 системы трех ли (Л С ю СХ) 00 сд 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D 4 G 01 N 29/04

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3912634/25-28 (22) 10.06.85 (46) 07.02.87. Бюл. N - 5 (72) С.В.Жуков и В.Д.Фомин (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1056045, кл. G 01 N 29(04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 111097, кл. С 01 N 29/04, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОЧНОСТИ БЕТОНА (57) Изобретение касается неразрушающего контроля и может быть использовано для определения качества железобетонных иэделий и конструкций. Целью изобретения является повышение точности за счет кбррекциг временных задержек. Наличие трех измерителей 6,18 и 15 временного интервала в сочетании с полосовыми фильтрами 5,17 и 14 низких, средних и высоких частот, имеющими линейную фазочастотную характеристику, позволяет измерить время задержек сигналов Т„, Т, Т на трех известных фиксированных частотах а„„, рсч и

Яа и вычислить параметры неизвестных коэффициентов f E,, полученных в результате решения арифметическим блоком 13 системы трех ли1288589 нейных уравнений. Знание коэффициентов Er, t, E5 необходимо для оценки прочности бетона ° Введение схемы

3-ИЛИ 19 позволяет точно определить момент начала вычислений, а введение управления генератором 1 зондируюИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для определения качества железобетонных изделий и конструкций, а также для эксплуатационного контроля возведенных сооружений.

Цель изобретения — повышение прочности за счет коррекции временных задержек.

На схе ма устройства для определения прочности бетона.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, акустически связанные излучающий и приемный пьезопреобразователи 2 и 3, усилитель 4 с АРУ, фильтр 5 низких частот, первый измеритель 6 временного интервала, содержащий последовательно соединенные усилитель 7 с АРУ по амплитуде пер вого полупериода, формирователь 8, триггер 9, схему И 10 и счетчик 11, схему 12 задержки, подключенную выходом к второму входу триггера 9.

Первым входом измерителя 6 временного интервала является вход усилителя 7 с. АРУ по амплитуде первого полупериода, вторым входом — вход линии 12 задержки, первым выходом — выход счетчика 11 вторым выходом, который является выходом сигнала конца измерений, — выход триггера 9. Второй вход измерителя 6 временного интервала подключен к второму выходу генератора

1 зондирующих импульсов, 1(роме того устройство содержит арифметический блок 13, последовательно соединенные фильтр 14 высоких частот, входом подключенный к выходу усилителя 4 с АРУ, и второй измеритель 15 временного интервала, выполненный идентично первощих импульсов по каналу синхронизации арифметического блока 13 исключает вероятность преждевременного срабатывания до завершения операций вычисления генератора 1 зондирующих импульсов. 1 ил. му измерителю 6, подключенный вторым входом к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов, а выходом — к второму входу арифметического блока

5 13, генератор 16 счетных импульсов, подключенный к третьим входам измерителей 6 и 15 временного интервала, последовательно соединенные фильтр 17 средних частот, входом подключенный к

10 выходу усилителя 4 с АРУ, и третий измеритель 18 временного интервала, выполненный идентично первому и второму измерителям 6 и 15, вторым входом соединенный с вторым выходом генератора 1 зондирующих импульсов, третим входом — с выходом генератора

16 счетных импульсов, схему 3-ИЛИ 19, входами подключенную к вторым выходам измерителей 6 15 и 18 временного интервала, а выходом — к четвертому входу арифметического блока 13, выход синхронизации которого соединен с входом генератора 1 зондирующих импульсов, а фильтры 5,14 и 17 выполнены полосовыми. Позицией 20 обозначено контролируемое изделие.

Устройство для определения прочности бетона работает следующим образом.

После включения устройства и выхода арифметического блока 13 на рабочий режим в него вводится программа обработки. В момент перевода арифЗ метического блока 13 в режим ожидания на его выходе синхронизации появляется импульс, которым осуществляется запуск генератора 1 зондирующих импульсов, вырабатывающего короткий

g0 импульс возбуждения излучающего пьезопреобразователя 2. В результате в зону контроля изделия 20 посылается ультразвуковой импульс. Одновременно с посылкой зондирующего сигчала им1288589

55 пульсами с второго выхода генератора

1 зондирующих импульсов осуществляется сброс информации в счетчиках 12 измерителей 6,15 и 18 временного интервала. Этот же импульс, задержанныйЭ линией 12 задержки, переводит триггеры 9 измерителей 6,15 и 18 в единич ное состояние, которое соответствует режиму измерения времени. При этом схема И 10 открывается и пропускает fg на вход счетчика 11 импульсы генератора 18 счетных импульсов. В процессе распространения ультразвукового импульса в зоне контроля изделия 20 задержка его низко, средне- и высоко- 15 частотных частей спектра оказывается различной. Низкочастотная часть спектра слабо взаимодействует с неоднородностями структуры среды, и ее задержка определяется исключительно 20 упругими свойствами и плотностью материала. Высокочастотная часть спектра, напротив, сильно взаимодействует с микронеоднородностями структуры, и ее задержка определяется, в основ- 25 ном, характеристиками микродефектов и других нарушений, а в области средних частот задержка сигнала зависит от концентрации микронеоднородностей.

Сигнал в точке приема преобразуется в 30 подобный ему по форме электрический импульс приемным пьезопреобразователем 3 и поступает в усилитель 4 с АРУ. Использование АРУ с регулировкой по значению максимума принятого сигнала позволяет заметно сузить динамический диапазон сигналов на входах последующих блоков. С выхода усилителя 4 с АРУ усиленный и нормированный по максимальной амплитуде сиг- 40 нал поступает на входы фильтров 5,17 и 14 соответственно низких, средних и высоких частот, которые осуществляют разделение информаЦии, содержащейся в низко-, средне- и высокочастот- 45 ной частях спектра. Построение фильтров 5,17 и 14 как полосовых обеспечивает точные сведения о частоте спектральных составляющих принятого сигнала, время задержки которых из- 50 меряется. Время Т задержки сигнала определяется выражением

102 4

Т=E -f — -+E — — — ... (1)

6 4 где f — постоянные коэффициенты, имеющие линейную зависимость от базы 1 прозвучивания;

10 — частота спектральной состав— ляющей, на которой произв..— дится измерение времени Т.

Информация низкочастотной части спектра принятого сигнала выделяется с помощью блоков 5 и 6. При этом выходной сигнал фильтра 5 низких частот нормируется по амплитуде первого полупериода усилителем 7 с АРУ по амплитуде первого полупериода и передается на вход формирователя 8, преобразующего его в последовательности прямоугольных импульсов с крупными фронтами, длительность которых равна длительностям полупериодов названного сигнала. Первый импульс с выхода формирователя 8 используется для стробирования выходного сигнала усилителя 7 с АРУ по амплитуде первого полупериода и регулирует коэффициент его усиления. таким образом, чтобы амплитуда первого полупериода на его выходе была постоянной, что необхо.димо для повышения точности измерения времени задержки импульса, так как при таких условиях порог дискриминации и погрешности измерителя 6 временного интервала не зависят от затухания сигнала в материале. Первым выходным импульсом формирователя 8 триггер 9 возвращается в исходное состояние, и схема И 10 закрывается.

Счет в счетчике 11 прекращается. Результат счета оказывается равным времени распространения переднего фронта зондирующего импульса в материале контролируемого изделия 20, сформированного низкочастотной частью спектра. При этом с выхода триггера 9 на вход схемы 3-ИЛИ 19 выдается сигнал конца измерений.

Информация, содержащаяся во времени распространения среднечастотной части принятого сигнала, выделяется в блоках 17 и 18. Работа блоков 17 и

18 идентична работе низкочастотного канала (блоки 5 и 6) и высокочастотного канала (блоки 14 и 15). В результате в счетчиках 11 измерителей

6,18 и 15 накапливается информация о временах задержки низко-, среднеи высокочастотных компонент сигнала, необходимая для оценки параметров f<

Я, Е состояния материала. При этом через схему И 10 сигналы конца измерения измерителей 6,18 и 15 временного интервала поступают на четвертый вход "Пуск" арифметического блока 13.

Составитель К.Леонов

Ректор О.Бугир Техред И.Попович Корректор С.I!ierмар

Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7801/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Третий импульс является командой перевода арифметического блока 13 в режим опроса счетчика 11 измерителей

6, 18 и 15 временного интервала и перевода его на начало вычислений по программе для решения системы трех линейных уравнений (1) относительно неизвестных E, E, с, составленных для измеренных времен задержек Т„„, Т ц, Т на трех известных фиксированных частотах цщ,() „ и ц „ . Результат измерений и вычислений отображается на индикаторе арифметического блока 13 в единицах прочности.

Для проведения градуировочных иэмере- 15 ний используется тот же арифметический блок 13, в который вводится программа обработки результатов градуировочных измерений, а после статических (раэрушающих) испытаний прозвученных образцов дополнительно вводится результат определения прочности каждого образца. Кроме того, выполняется операция прозвучивания металлического образца, для которого в частотном диапазоне прозвучивания бетона (Π— 300 кГц) значения параметров f,, E >, Я пренебрежимо малы и могут быть приняты равными нулю. Данная операция позволяет исключить вре- 3О менные задержки в электронной части устройства и в его датчиках раздельно для каждого частотного диапазона. Формула изобретения

Устройство для определения проч- 35 ности бетона, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, акустически связанные излучающий и приемный пьеэопреобразователи, усилитель с АРУ, фильтр низких частот, первый измеритель временного интервала, второй вход которого подключен к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и арифметический блок, последовательно соединенные фильтр высоких частот, входом подключенный к выходу усилителя с АРУ, и второй измеритель временного интервала, подключенный вторым входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов, а выходом — к второму входу арифметического блока, генератор счетных импульсов, подключенный к третьим входам измерителей временного интервала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными фильтром средних частот, входом подключенным к выходу усилителя с АРУ, и третьим измерителем временного интервала, вторым входом соединенным с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, третьим входом — с выходом генератора счетных импульсов, схемой 3-ИЛИ, входами подключенной к вторым выходам измерителей временного интервала, а выходом— к четвертому входу арифметического блока, выход синхронизации которого соединен с входом генератора зондирующих импульсов, а фильтры выполнены полосовыми.