Устройство для измерения деформаций в бетоне

 

,,st

О Л---И С. A> И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик о>763703

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030478 (21) 2598522/18-33

i с присоединением заявки ¹ 511 М. К..

G 01 L 1/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (23) Приоритет (5З УДК 666.1 (088.8) Опубликовано 150980 Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 1509&0 (72) Авторы изобретения

В.A.Ëîñåâ и Л.Я.Шервуд

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники им Б.Е.Веденеева (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

В БЕТОНЕ

Изобретение относится к измери.тельной технике и предназначено для преобразования изменяющихся во времени статических и динамических деформаций бетонных плотин при землетрясениях, взрывах и других воздействиях, получаемых при помощи за-. кладных струнных тензометров, к виду непрерывных электрических сигналов, пропорциональных этим деформациям.

Изобретение может быть использовано при измерении деформаций элементов инженерных сооружений, льда и т.п., в различных областях конт- 15 рольно-измерительной техники, Известен способ для измерения деформаций вибрационных элементов, например, струн силоизмерительных датчиков, по которому. струну иэ 20 магнитного материала помещают в переменное магнитное поле, возбуждают незатухающие колебания на частоте ее механического резонанса, измеряют эту частоту и по ней судят о ве- 23 личине натяжения струны (11.

Недостатком этого способа является то, что для измерения динамических деформаций необходимо наличие в струнном тензометре дополнитель", 30 ного поляризатора электрического поля типа резонансной линии задержки, по которой пропускают высокочастотный сигнал от специального генератора, что в принципе невозможно осуществить для зацементированных в бетоне датчиков. Кроме того, необходимость передачи от генератора к датчикам высокочастотного сигнала по длинным кабельным линиям, обладающим большим затуханием и низкой помехоустойчивостью, снижает надежность и точность измерения, а все вместе усложняет способ.

Известно также устройство для измерения деформаций в бетоне, включающее генератор периодических П-импульсов, вмонтированный в бетон струнный тензометр с катушкой возбуждения и измеритель Pj .

Это техническое решение ближе к изобретению и основано на применении цифровых,частбтомеров. Однако при этом не обеспечивается высокая точность измерения.

Цель изобретения - повыаение надежности и точности измерения.

Это достигается тем, что в устройство для измерения деформаций в

763703 бетоне, включающее генератор периодических П-импульсов, вмонтированный в бетон струнный термометр с катушкой возбуждения и измеритель, введены блок управления замыкающего контакта, блок управления размыкающего контакта, усилитель-фазоинвертор-ограничитель, ждущий мультивибратор, потенциометр, емкость, усилитель-ограничитель, триггер Шмидта, эмиттерные повторители, преобразователь частоты в напряжение, фильтр низких частот и диод, причем генератор периодических П-импульсов подключен к входу блока управления замыкающего контакта, выход которого через катушку возбуждения струнного тензометра, усилитель-фазоинверторограничитель и ждущий мультивибратор подключен к выводу потенциометра, который через блок управления размыкающего контакта, емкость, усилительограничитель, триггер Шмидта, первый эмиттерный повторитель подключен к преобразователю частоты в напряжение, выход которого соединен через диод с регулирующим контактом потенциометра и через фильтр низких частот и второй эмиттерный повторитель с измерителем.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временная диаграмма работы.

Схема содержит (фиг. 1) генератор

1 коротких периодических П-импульсов, блок 2 управления замыкающего контакта 3, катушку возбуждения струнного тензометра 4, диод 5, делитель б напряжения, усилитель-фазоинверторограничитель 7, ждущий мультивибратор 8, потенциометр 9, блок управления 10 размыкающего контакта 11, емкость 12, усилитель-ограничитель 13, триггер Шмидта 14, эмиттерный повторитель 15, линейный преобразователь

16 частоты в напряжение, диод 17, фильтр 18 низких частот, составной эмиттерный повторитель 19, имеющий выход к измерителю 20.

Устройство работает следующим образом.

Во время сейсмического или динамического воздействия генератор 1 вырабатывает короткие периодические Пимпульсы (фиг. 2а), длительность которых по отношению к скважности составляет не более 1/40 (ЗЪ), и во время их действия через блок управления 2, например, эмиттерный повторитель с катушкой в цепи эмиттера, замыкают контакт 3, например, геркон, подключая при этом катушку струнно1Q тензометра 4 к высоковольтному источнику постоянного напряжения + 0».

Положительную часть возникающегО при этом на катушке двуполярного высоковольтного импульса возбуждения струнного элемента тензометра 4 (фиг. 2б) пропускают через диод 5, уменьшают по амплитуде до необходимого уровня при помощи делителя б, подают на вход усилителя-фазоинвертора 7, который переворачивает его на фазе на

180, усиливает и ограничивает, преобразуя в прямоугольный отрицательный импульс (фиг. 2в), используемый для запуска ждущего мультивибратора 8 (фиг. 2г) через блок 10 управления, аналогичный блоку 2, размыкает контакт 11, исключая тем самым поступление высоковольтного импульса возбуждения (фиг. 2б) с катушки тензометра 4 на вход измерительной части схемы. В интервалах между импульсами возбуждения, когда контакт 11 замкнут, вызванное колебаниями струнного элемента синусоидальное затухащее напряжение (фиг. 2д) снимается с катушки тензометра 4 и поступает на вход усилителя-ограничителя 13. Подключенная параллельно его входу емкость 12 обеспечивает широкополосный резонанс в диапазоне изменения частот синусоидального затухающего напряжения, пропорциональных натяжению струнного элемента тензометра 4 или деформации. Усиленный до уровня ограничения при помощи усилителя 13 электрический сигнал запускает тригЗ0 гер Шмидта 14, а сформированные и.» прямоугольные импульсы (фиг.2е) через согласующий эмиттерный повторитель 15 поступают на преобразователь 16 частоты в напряжение, на3S пример, преобразователь постоянной вольт-секундной площади. Последний линейно преобразует частоту следования входных прямоугольных импульсов в сигнал (фиг.2 ж), пропорцио40 нальный изменению во времени натяжения струнного элемента тензометра 4 или деформации. Далее полученный сигнал отфильтровывают от высокочастотных составляющих при помощи фильтра 18 низких частот и с его

4 выхода черех согласующий составной эмиттерный повторитель 19 подают на выход измерителя схемы 20. Для коррекции импульсного искажения нулевой линии выходного сигнала, вызванно50 го размыканием контакта 11 в интервале действия импульса возбуждения катушки тензометра 4, отрицательный импульс с выхода ждущего мульти вибратора 8 (фиг. 2г) через потейциометр 9, с помощью которого его амплитуда устанавливается равной амплитуде положительного скачка постоянной составляющей (фиг. 2ж) и вентильный диод 17 подают на вы-.

60 ход преобразователя 16 частоты в напряжение. Вид сигнала с постоянной составляющей на выходе преобразователя 16 после компенсации изображен на фиг. 2л. При динамиб5 ческом воздействии изменение час763703 тоты колебаний струнного элемента и выходного сигнала происходит непрерывно по закону изменения деформаций во времени, что сложно изобразить на временной диаграмме, поэтому она показана для случая, когда их значения постоянны (фиг. 2д,е).

Фактическая потеря информации о динамических деформациях, вызванная отключением измерительной части схемы от катушки тензометра во время действия импульса возбуждения (фиг. 2л), составляет не более 1/20 или 5Ъ от интервала измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций в бетоне, включающее генератор периодических П-импульсов, вмонтированный в бетон струнный тензометр с катушкой возбуждения и изме- 20 ритель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности. и точности измерения, s устройство введены блок управления замыкающего контакта, блок управления раз- 25 мыкающего контакта, усилитель-фазоинвертор-ограничитель, ждущий мультивибратор, потенциометр, емкость, усилитель-ограничитель, триггер Шмидта, эмиттерные повторители, преобразователь частоты в напряжение, фильтр низких частот и диод, причем генератор периодических П-импульсов подключен к входу блока управления замыкающего контакта,. выход которого через катушку возбуждения струнного тензометра, усилитель-фазоинвертор-ограничитель и ждущий мультивибратор подключен к выводу потенциометра, который через блок управления размыкающего контакта, емкость, усилитель-ограничитель, триггер Шмидта и первый эмиттерный повторитель подключен к преобразователю частоты в напряжение, выход которого соединен через диод с регулирующим контактом потенциометра и через фильтр низких частот и второй эмиттерный повторитель с измерителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

351100, кл. G 01 L )/10, 1972.

2. Патент Великобритании

Р 1244490, кл. 106(2), 1963.

763703 и 0

Составитель В. Алекперов

Редактор И.Харитонова Техред и. Асталощ Корректор С. ШекмаР .Заказ 6270/35 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5 филиал Ппп "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4