Устройство для измерения напряжений, преимущественно в арматуре железобетонных конструкций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОУСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сьцналнстнческнх

Ресттублнк

«««> 857944 ф

/ = (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22} Заявлено 11.11.79 (2t) 2841318/29-33 (53)М. Кл

G 05 D 15/01

E 04 G 21/12 с присоединением заявкм Нов (23) Приоритет

Государственный «емятет

СССР яе AcJIIM изобветенмй я от«рытия

Опубликовано 23.08.81. Ьюллетемь HP 31

Дата опубликоваммя опмсанмя 23 0881 (53) УДК 621.317. .39(088 ° 8) (72) Авторы мзобретеммя

Н.Ф. Бельдима», Н.A Кеслер, И.А. Коврик, и Г.П. Шишкин

Всесоюзный научно-исследовательский инстит неразрушающих методов и средств контре материалов (7! ) Заявитель (54) YCTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В АРМАТУРЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИИ

Изобретение относится к области акустического контроля изделий и может быть использовано в приборах для определения напряжений, преимущественно в предварительно напряженной арматуре железобетонных конструкций, Известен прибор для измерения напряжений s предварительно напряженной арматуре железобетонных конструкций, основанный на измерении частоты колебаниЯ арматуры путем отсчета количества колебаний в заданный промежуток времени. Он выполнен в виде электромеханического счетчика, на «5 вход которого подключается индукционный преобразователь, чувствительный к колебаниям расположенного вблизи него ферромагнитного тела (стальной арматуры). Время счета импульсов за- 29 дается при помощи электронного реле времени (1j. Погрешность измерения частоты колебаний арматуры таким образом значительна и составляет 2,3% при частоте колебаний 35 Гц и 7% 25 при частоте колебаний 2 Гц. Кроме того, заложенный в этом приборе принцип не позволяет ра=ширить.рабочий диапазон частот и улучшить безопасность работ.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения напряжений, преимущественно в арматуре железобетонных конструкций, содержащее датчик колебаний, формирователь, выход которого подключен к входу схемы выделения периода колебаний, выход которой соединен с преобразователем длительности периода в цифровой код.

Данное устройство, основанное на измерении одиночных периодов колебаний арматуры цифровым методом, принципиально позволяет увеличить точность измерений по сравнению с ана" логичными, используемыми в промьхаленности устройствами, основанными на измерении частоты колебаний арматуры путем отсчета количества колебаний в заданный промежуток времени. Так погрешность измерения одиночных периодов колебаний легко может быть снижена до 0,3% в то время, как погрешность измерения промышленного прибора составляет 2,3-7% в пределах рабочего диапазона частот (21.

Однако реализовать преимущества известного устройства в отношении очности измерения напряжения в

85 7944 арматуре полностью не удается, так как при измерении одиночных периодов колебаний арматуры этим устройством получается большой случайный разброс показаний, доходящий в отдельных случаях до 10-15%. Этот недостаток можно частично устранить путем усреднения 8-10 последовательных показаний прибора. Однако при этом случайная составляющая погрешности остается все же довольно значительной, а производительность контроля снижается.

Устранить этот недостаток путем измерения усредненного значения периода, состоящего из 4-10 одиночных, периодов невозможно. Хотя при этом разброс показаний уменьшается, все 1$ же он оcTaeтся значительным. Кроме того, ° измерение усредненного периода составляет определенные трудности при быстро затухающем сигнале.

Как показали исследования, в колеблющейся стержневой арматуре, помимо колебаний основного тока, возникает весьма сложный спектр частот, в котором присутствуют кроме гарМонических колебаний, кратных основном тону, гармонические колебания дробного порядка. Присутствие последних объясняется тем, что в отличие от идеальной гибкой струны, колебании которой присутствуют только лишь кратные гармоники, арматурный стержень имеет определенную изгибную жесткость, в результате колебание его имеет более сложный характер и характеризуется, в частности, появлением гармоник дробного порядка.

1 армоники, частота которых не кратная частоте основного тона,вызывают изменение формы кривой сигнала преобразователя во времени. В результате периоды, выделенные на вы- 4О ходе преобразователя, юе от значительный разброс по величине, что в конечном счете сказывается на разбросе показаний прибора.

Цель устройства повышение точ 4 ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения напряжений, преимущественно в арматуре железобетонных конструкций, содержащее датчик колебания, формирователь, выход которого подключен к входу схемы выделения периода колебаний, выход которой соединен с преобразователем длительности периода в цифровой код, снабжено согласующим элементом, предварительньвл и управляемым фильтрами, дополнительной =хемой выделения периода колебаний и преобразователем временного интервала в аналоговое напряжение, причем дат. gp чик колебания через согласующий элемент подключен к входу предварительного фильтра,,один из выходов которого через последовательно соединенные дополнительную схему выделения периода колебаниИ и преобразователь временного интервала в аналоговое напряжение подключен к одному из входов управляющего фильтра, другой вход которого соединен с другим выходом предварительного фильтра, а выход управляемого фильтра подключен к входу формирователя, Предлагаемое устройство представлено на чертеже.

Устройство состоит иэ датчика 1 колебаний, установленного на арматурном элементе 2,соединенных последовательно согласующим элементом 3, предварительного фильтра 4, управляемого фильтра 5, формирователя б, схемы 7 выделения периода и преобразователя 8 периода в цифровой код, дополнительной схемы 9 выделения периода, вход которой соединен с выходом предварительного фильтра 4, преобразователя 10 временного интервала в аналоговое напряжение, вход которого соединен с выходом схемы 9 выделения периода, а выход — с вторым входом управляемого фильтра 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Датчик 1 превращает поперечные затухающие колебания арматуры в электрический сигнал, который через согласующий элемент 3 поступает на предварительный фильтр 4, где происходит частичная фильтрация сигнала от гармоник высшего порядка. Сигнал с выхода предварительного фильтра 4 поступает на вход управляемого фильтра 5, представляющий собой полосовой фильтр с достаточно хорошей добротностью. В начальный момент измерения управляемый фильтр 5 не настроен на частоту сигнала датчика 1, поэтому он не проходит через фильтр. Однако сигнал с выхода предварительного фильтра 4 поступает одновременно и на дополнительную схему 9 выделения периода. Выделенные этой схемой периода колебания арматуры далее поступают на вход преобразователя 10 временного интервала и преобразуются в аналоговое напряжение. Это напряжение поступает затем на второй вход управляемого фильтра 5 и служит для настройки его на частоту основного тока колебания арматуры. После настройки фильтра сигнал основного тока колебаний арматуры поступает на его выход в отфильтрованном виде.

Далее сигнал формируется в формирователе 6, проходит через схему выделения измеряемого периода и поступает на вход преобразователя 8 периода в цифровой код, который отсчитывает период колебаний в миллисекундах.

Формула изобретения устройство для измерения напряжений, преимущественно в арматуре же857944

Составитель Л, Шарова

Редактор Н. Данкулич Техред A. Ач Корректор М, Шароши.

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениф и открытий

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

Заказ 7242/77

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лезобетонных конструкций, содержащее датчик колебания, формирователь, выход которого подключен ко входу схемы выделения периода колебаний, выход которой соединен с преобразователем длительности периода в цифровой 5 код, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено согласующим элементом, предварительь.лм и управляемым фильтрами, дополнительной схемой выделения периода колебаний и преобразователем временнсго интервала в аналоговое напряжение, причем датчик колебания через согласующий элемент подключен ко входу предварительного фильтра, один иэ выходов которого через последовательно соединенные дополнительную схему выделения пери" ода колебаний н преобразователь временного интервала в аналоговое напряжение подключен к одному иэ входов управляющего фильтра, другой вход которого соединен с другим выходом предварительного. Фильтра, а выход управляемого фильтра подключен ко входу формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прибор для измерения напряжений в предварительно напряженной арматуре железобетонных конструкций типа ИПН-7, Кишинев, ТУ-25-06.949. 72.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2616474, кл. G 05 0 15/01, 1978.