Акустическое устройство для измерения напряжений в металлоконструкциях

 

Изобретение относится к акустическим измерительным приборам и средствам контроля качества изделий и может использоваться при измерении напряжений в металлоконструкциях и усилий в нитях металлокорда. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения ошибок, связанных с фазовыми искажениями в принятых акустических сигналах. Цель достигается тем, что в контролируемый материал, металлокорд, с генератора 6 возбуждающих импульсов излучают акустический импульс, принимают акустические сигналы, прошедшие через контролируемый объект, и с помощью измерителя 8 интервалов времени измеряют фазу одного из периодов принятого сигнала, линейно связанную с измеряемым параметром. Непосредственно измеряемая величина изменения фазы представляет собой фактически фазовые искажения в принятом сигнале, возникающие в результате сложения различных мод колебаний при прикладывании усилия с контролируемой нити металлокорда. Так как эта величина используется в качестве информативного параметра, исключается ошибка, связанная с указанными фазовыми искажениями, т.е. повышается точность измерений. Выбор информативного периода в принятом сигнале осуществляется в ходе предварительной градуировки с помощью индикатора 5 с электронно-лучевой трубкой. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 l ) 4 G O l В l 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4352320/25-28 (22) 19.11.87 (46) 07.08.89.Бюл. Р 29 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт и Научно-исследовательский институт шинной промышленности (72) Ю.В.Резцов, О.Б.Третьяков, Г.И.Максимочкин, Н.Д.Гудилин и С.Н.Комаров (53) 620.172.21 (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник./Под ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение, т.2, с.249.

„.,SU„„14 117 А1

2 (54) АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к акустическим измерительным приборам и средствам контроля качества изделий и может использоваться при измерении напряжений в металлоконструкциях и усилий в нитях металлокорда.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения ошибок, связанных с фазовымиискажениями в принятых акустических сигналах. Цель достигается тем, 1499117

1О

25 чТО I3 K(i»11)(),!1(1):, |;f!!l! !1;) I (>1)I(7>1 1!РТлл-!

toK(lpga,, (. Г< («р -3 (() p:3 6 «3(> збужцлы!)(«!х и?!»ул, . в «злучлют акустический импул).с, пр!!Нпмлют акустические сигН Л(н.i, )»)(!(!ЕЦ!)П!Е r P Pe 7 КОНтРО.ШРУЕМЫЙ . б <>K 1 » с помо (т,т<> измерителя 8 интервалов времени и зыерят)т флэу одП и 3 пРт)l <> ro«3 rip»»(1 гог <) с игпл((я .r!HHHII нс) свя.3:Типу! с !17меряемым парлмгт— ром, 1!Рт(0(ре;!(т),(п«то измР!)яс м(1я (ЗР лп-!Тп!л»>H«!t(ff <|«f,: li (fp< цставляет

C .oF)OÉ А,l к Т» < (Ь» ri :r 3()13ЫР ИС КажС ?!ИЯ В

Тl р»Т(я Ti i .1 (l « it 1 i (< >3() ) )i! IK

113() F> pP теп и(i1 k«!ос 1! I c «f K (113 у< тич<> г — 2p !

<им измерительным Г(р((борлм и с рецст—

13 !н! 1 ()IlтР<).1!l > ii (Гнл 113JIP ИIЙ и ГТО .<. Т |1< Т(г . Т: | ) l < 1 !, ". .ri » Г)»» )мР pP Hf fif «! ?3 и

p!Iжс 1! и l В и т ): 1<> i i)>! (i pvк циях и ус«

J1 l 3 l 1 с(!» (Т >С ? (Р r;1 rl (1 Т <) Р "(Л .

1!ель пз )бретепия — повышение точпо<- гп измеp(пи!< Iflllp«1)Kc ш(й в коп—

< трукциях с метллп корп< и 3;1 счет (скл) - еш!Я ощип-к, гня 37!I«ff fK с !17<1— ными иска)« т!H>Hf;l г !Грипятых лк;с ти- 3<1

ЧРСКИ?, ГПГНЛ ТГ! ., 1!а фиг . 1 пп<; ."т с r!7ftkt r) т»(т, х i !<- T;3 !I.IOK() !рц 1; на

<(>ПГ . 2 — -)П., (>; l r l! -< )(; «ПГГН)< t !)ПруН)!

ill,<= P;)i i 1 (1ii)i | i i>, r, Г. |., Тii (: i . ) | i>™СТВ|> СО))< РЖI!Т

Г»В.". PO) i I i" <,) r i !!3 i V r;1!iili 1IЙ Э. 1< К ТРО лк. ти с к(в(<(р. <1 В<1)ОТ(а Рпь 2 и »<в следов))т< ()>нс г: — ";пп(еш(ые lip!!ptf«ffè эпектр< с(к, < т! r(<.)-;3!Г преобрл зова гель 3, $ сп.)И(! Гт. 1!> - «< Тпсrr:. Top <- ->ПРК-гронно — чу 1" но«тр .()lf (I(p. It»K!I злнл), J

Г>хо" ) ° lп" к ° 1 ь ) т |! "О(О )!Одклн)чс т(K

Выхо 11 ги!<хо(1»!.;l 1|)рл 1, генер (тор

6 Во 3Fo,)(r(7! i!)ll! ; IмпутlьсОВ, ВхОд кото— рого подкг!!) (с .. K вьгходу с»пхронизлто— р л 1, 3 В ьГ.-; ) ll н Входу и Тл><ч;Тн)щР ГО э(lс KTpiJ«1?,1 C тичi- -око« о пpeoF)ð >с влте<1я

2, по< . еllo«);ITpilт но единенные .тинию

7 злт(Р! ;Кп, 1)ы?.;>д которой подключен

50 к вто! «:Iу «хоцу 1(ндикатора 5, и измерите.ff 8 !fir гс р«<,1(1;)?1 Времени, второй .,Вход к ор< г !Г()цклн)че«т к выходу усилигеп r 4, в oi(.Пшии / задержки

55 поп(с?(н) Те !т к í.t,,, V синхронизатора 1, и Тл ."<л ц;и . и !ðií".H ый 3 электролкус— т".г! ñ: ° "с t .p |)брл (;!тел!! снабжены эв « к| p", t,«f« .3 ir О с Оо гвРтс тнен 3", f f. 1 Тт((Jf<)>)

KC1IfTpr) 7kfpуЕН!О!! НИТИ МетаЛЛОКОрда .

Тлк клк этл ВРличинл испо.пьзуется В

«.лчегтве ив<3)орь!<Ттив«!Ого параметра, ис ключлется Оцп!бкл, спязаш(ля с укаэлпными <Т)<3 Товьь!и искажениями, т. е.

f«) E3f1rrf7c тс я точность измерений . Выбор информативного периода «3 принятом сигнале осуществляется в ходе предварительной граду»ровки с помощью ИндиК,1торл 5 с электрош(о-лучевой трубк()1 ) . 2 ил . и<>, вьн(ол Рнными гибкими и предназначенными для акрст((ческой связи с контролируемой нитью металлокорда.

Кроме того, ня Лиг.! показаны контролируемая нить ll мсталлокорда шины 12, В которую при сборке завулканп)ировлны гибкие звукопровод«! 9 и

10,;Ткустичег ки сВязлнные (припаянные) с контролируемой нитью, и корifvp;»t 14 эт!ектролкустических пре— (брл 1овлтелей 2 и 3, предохраняющие последние от механических преобразонлтелей 2 и 3, предохраняющие послед-! (не от механических повреждений и эсlc ктри !Рскпх п<п одок, приклеенные к

rl! i!if P 1 2 .

Л <уг i )c c к<>е устройство работает

< 1(е(1у(1!)(ин! Обрлэом.

Сппхpo!il!.37T<)p 1 (фиг. 1) вырабатывяРт и"-шульсы синхронизации (фиг.2а)

Iio переднему фронту которых осуществ— ляются запуск р".энертки электроннолучевой 1рубки индикатора 5 и запу< к ггнерлтора 6 возбуждаю!цих импульсов и линии 7 :Задержки, которая может б)ыть выполненл, например, в виде генерлторл задержанных импульсов. Зондирующий импульс с вых да генератора 6 ((f)i31 2б) поступает на излучаю!ций электроакустический преобразователь 2, ьс торый» 3 п1(ча Р т через звукопровод 9 в контролируемую нить 11 металлокорцл акустический импульс. Последний трансформируется в контролируемой нити, образуя совокупность различных мод колебаний (предельную, сдвиговую, поперечную изгибную и т.д.)

Суммарный сигнал, полученный после приема последнего приемным электролкустическим преобразователем 3 и

5 1499) усиления усилителем 4 Гфиг.2в), имеет три основние хлрлктерные составляющие, отличающиеся амплитудой и фазой. Опытним путем при проведении градуировочных испытаний вы6ирается

5 один из периодов принятого сигнала, флзл которого линейно связана с измеряемим параметром. Изменяя величину злдержки синхроимпульсл с помощью 10 линии 7 задержки, формируют метку (фиг.2г), совплдлющую по времени с начллом выбранного периода в принятом сигнале.

Совмещение уклзлнной метки с начллом выбранного периода осуществляют с помощью индиклторл 5 с электронно-лучевой трубкой, (например, двухлучевой.осциллогрлф 1 и по показаниям измерителя 8 интервалов времени, на входи которых поступают принятый сигнал с выхода усилителя 4 и сигнал— метка с виходл пинии 7 задержки.

При настройке устройства добивлются 25 установки нулевого значения в показаниях измерителя 8 интервалов времени, после чего устройство го,о»о к работе в автоматическом режиме,, 30

Г!ри прикллдивании усилия к коцтро— лируемой нити 11 изменяегся фазовое соотношение между рлз.и гными модами колебаний, возбужденних в цити, что приводит к смещени начлла вибрлнно35 го периода колеблнии относительно метки времени (фиг.2г) на некоторую величину ь, которая измеряется из— мерителем Я интервалов времени. 06 усилии в нити суд fT по и-мереHHof! величине с помощью пред»лрительно построенной грлдуировочной злвисимости, которая близка к линейной зависимости при испо Ib÷ >»àHèè злект!

7 6 роакус тичес ких преобразователей с собственной частотой 100 кГц в интервале усилий 0-20 кгс (0-200 Н).

Таким образом, применение гибких звукопроводов, измерителя временных интервалов и линии задержки позволяет измерять величину, отражающую фазовие искажения в принятом акустическом сигнале при их изменении с роев том усилия в контролируемом объекте.

Ш о р м у л а и з о 6 р е т е н и я

Акустическое устройство для измерения напряжений в металлоконструкциях, содержащее синхронизатор, излучаюпий злектролкустический преобразователь и последовательно соединенные приемный акустический преоб— раэователь, усилитель и индикатор с электронно-лучевой трубкой, вход эаЪ пуска которого подключен к выходу синхронизатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения

".î÷íîñòè измерения напряжений в конструкциях с металлокордом, оно снабжено ген: paTnpor>, возбуждающих импульсов и последовательно соединенными линией задержки, выход которой подключен к второму информационному входу индикатора, и H÷ìåðèòåëåì интервалов времени, второй вход которогс, подключен к выходу усилителя, выход синхронизатора подключен к входлм генератора возбуждающих импульсов и линии задержки, выход генератoра Boзбуждлющих и f111 JIbcoB подключен к излучлющему электроакустическому преобразователю, а излучающий и приемний электроакустические преобразователи содержат звукопроводи, предназначенные для обеспечения акустической связи с контролируемой нитью метлллокорда.

1499117

Фие.2

Составитель В.Белозеров

Редактор А.Козориз Техред Л,Сердюкова Корректор Н.Борисова

Заказ 4677/36 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101