CS256279B1

CS256279B1 - Device for cracks' formation's moments indication in building element with load application

Info

Publication number: CS256279B1
Application number: CS861307A
Authority: CS
Inventors: Jan Kasparik; Jiri Adamek
Original assignee: Jan Kasparik; Jiri Adamek
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS130786A1

Abstract

Zařízení umožňuje zjistit okamžiky vzniku a rozvoje trhlin při· zatěžovacích zkouškách stavebních prvků a odlišit jejich závažnost podle překroeení charakteristických prahových úrovní napětí v cestě upraveného elektrického signálu, získaného přeměnou akustických signálů emitovaných zatěžovaných prvkem. Vznik a rozvoj trhlin je signalizován opticky i akusticky a podle nastavení přístroje jsou signalizovány různé závažnosti trhlin a jiné defekty.~, Při dvoukanálovém provedení umožňuje zařízení rozlišit, na které straně zatěžovaného prvku došlo ke vzniku trhliny. Zařízení lze využít k indikaci velikosti průtoku plynného, kapalného nebo sypkého média potrubím, jakož i k vyhledávání takového potrubí v objektu a vyhledávání místa úniku takového média nebo k signalizaci akustických signálů s vyššími frekvenčními složkami, například při vzniku suchého tření v ložiskách.The device can detect moments of cracks in loading tests of building components and distinguish them severity by characteristic overrun threshold voltage levels in the modified path the electrical signal obtained by converting acoustic signals emitted loaded with an element. Crack formation and development is signaled optically and acoustically and according to device settings are signaled different severity of cracks and other defects. With dual-channel design, it allows the device distinguish on which side the burdened a crack has occurred. Equipment can be used to indicate the flow rate gaseous, liquid or bulk media pipeline as well as to search for such pipes in the object and search for the leak location such media or to signal acoustic higher frequency signals components such as dry friction in bearings.

Description

Vynález se týká zařízení pro indikaci okamžiků vzniku trhlin v zatěžovaném stavebním prvku s odlišením závažnosti identifikovaných trhlin.The present invention relates to a device for indicating moments of crack formation in a loaded building element, distinguishing the severity of the identified crack.

Dosud známý způsob optického vyhledávání trhlin při zatěžo vacích zkouškách stavebních prvků neumožňuje zjistit okamžiky vzniku trhlin jednak proto, že k vyhledávání trhlin je nutno přerušovat zatěžování při dosažení předem dohodnutých úrovní zatížení a jednak proto, že k rozevření trhlinky na viditelnou šířku je třeba dalšího zatěžování. V omezeném počtu využívané přístroje pro akustickou emisi jsou nákladné, vyžaduji obsluhu s vyšší kvalifikací, jsou dosud dováženy z nesocialistických zemí a nejsou pro tuto funkci ani jednoznačně uzpůsobeny.The previously known method of optical crack detection during load tests of building elements does not make it possible to detect the moment of crack formation because both the crack detection has to be interrupted at pre-agreed load levels and because further stress is required to open the crack to a visible width. In limited numbers, the acoustic emission devices used are expensive, require higher-skilled operators, are still imported from non-socialist countries, and are not even clearly adapted to this function.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro indikaci okamžiků vzniku trhlin v zatěžovaném stavebním prvku podle vynálezu. Jeho podstatou je, že sestává ze dvou shodných kanálů. Každý kanál je tvořen piezoelektrickým snímačem připojeným na vstup předzesilovače s dolnofrekvenční zádrží. Tento zesilovač má analogový výstup pro magnetofon, dále jsou na jeho výstup připjena sluchátka a dále je přes regulační prvák připojen na vstup napětového děliče. Napěíový dělič mé na každý ze svých čtyř výstupů připojen jeden obvod, tvořený samostatným zesilovacím stupněm a monostabilním klopným obvodem. Každý z obvodů má výstup pro registrační nebo signalizační zařízení a zároveň je na něj připojena elektroluminiscenční dioda. Dále obsahuje každý kanál první a druhý multivibrótor a blokovací obvod.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the device for indicating the moments of cracking in the loaded building element according to the invention. Its essence is that it consists of two identical channels. Each channel consists of a piezoelectric transducer connected to the low-pass preamplifier input. This amplifier has an analogue output for a tape recorder, headphones are connected to its output, and is connected to the input of a voltage divider via a regulation freshman. A voltage divider has one circuit connected to each of its four outputs, consisting of a separate amplifier stage and a monostable flip-flop. Each circuit has an output for a recording or signaling device and an electroluminescent diode is connected to it. Furthermore, each channel comprises a first and a second multivibrator and a blocking circuit.

Vstup prvního multivibrátoru je připojen na výstup třetího obvodu se samostatným zesilovačem a monostabilním klopným obvodem a vstup druhého multivibrátoru je připojen na výstup čtvrtého tohoto obvodu. Výstupy obou multivibrátorů jsou připojeny naThe input of the first multivibrator is connected to the output of the third circuit with a separate amplifier and a monostable flip-flop, and the input of the second multivibrator is connected to the output of the fourth circuit. Both multivibrator outputs are connected to

256 2^9 sluchátka. Vstup blokovacího obvodu je připojen na výstup třetího obvodu se samostatným zesilovačem a monostabilním klopným obvodem jednoho kanálu a výstup je připojen na vstup napěťového děliče druhého kanálu.256 2 ^ 9 headphones. The blocking circuit input is connected to the output of a third circuit with a separate amplifier and a monostable flip-flop of one channel, and the output is connected to the input of a voltage divider of the other channel.

Hlavní výhody zařízení podle tohoto vynálezu spočívají v tom, že zařízení umožňuje odlišit signály doprovázející vznik a rozvoj trhlin od signálů doprovázejících jiné defekty, zejména při zatěžování stavebních prvků z vyztuženého betonu na základě nových poznatků z výzkumu akustické emise těchto prvků a v tom, že zařízení je ovládáno jediným nastavovacím prvkem, kterým je možno podle předcházejících zkoušek nebo pomocí jednoduchého kalibračního zařízení přizpůsobit jeho funkci konstrukčním parametrům a způsobu zatěžování zkoušeného prvku. Nový účinek zařízení spočívá v tom, že zařízení signalizuje okamžiky vzniku trhlin a jiné defekty v průběhu zatěžování, usnadňuje optické vyhledávání trhlin a umožňuje řídit průběh zkoušky podle okamžitých informací o vzniku a závažnosti defektů. Zařízení může být konstruováno z běžných tuzemských součástek jako bateriový přístroj kapesního formátu.The main advantages of the device according to the invention are that the device makes it possible to distinguish signals accompanying the formation and development of cracks from signals accompanying other defects, in particular when loading reinforced concrete building elements based on new knowledge from research into acoustic emission of these elements and it is controlled by a single adjusting element which, according to previous tests or by means of a simple calibration device, can be adapted to its design parameters and the type of loading of the test element. A new effect of the device is that the device signals the occurrence of cracks and other defects during loading, facilitates optical detection of cracks and allows to control the course of the test according to immediate information about the occurrence and severity of defects. The device can be constructed from conventional domestic components as a pocket-sized battery apparatus.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je blokově uveden na přiloženém výkrese.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the attached drawing.

Zařízení sestává ze dvou shodných kanálů. Každý kanál je tvořen piezoelektrickým snímačem 1 připojeným na vstup předzesilovače 2 s dolnofrekvenční zádrží. Tento předzesilovač 2 má analogový výstup 5 pro magnetofon a je dále připojen jednak na sluchátka 4 a jednak přes regulační prvek 5. na vstup napěťového děliče 6· Na každý ze čtyř výstupů napěťového děliče 6 je připojen vždy jeden obvod 2 resp. 8 resp. j) resp. 10, z nichž každý je tvořen samostatným zesilovacím stupněm a monostabilním klopným obvodem. Každý z obvodů 7, 8, 2» IQ po řadě výstup 1Σ» 16» 17 a 18 pro registrační nebo signalizační'zařízení a je na něj zároveň připojena vždy jedna elektroluminiscenční dioda 11 resp. 12 resp. 1^ resp. 14. Dále každý kanál obsahuje první nfciltivibrátor 19, připojený na výstup třetího obvodu 9 a druhý multivibrátor 20, připojený na výstup čtvrtého obvodu 10. Výstu256 279 py multivibrátorů 19, 20 jsou připojeny na sluchátka 4. Konečně každý kanál obsahuje blokovací obvod 21 připojený na výstup třetího obvodu £ jednoho kanálu a mající svůj výstup připojen na vstup napětového děliče 6 druhého kanálu.The device consists of two identical channels. Each channel consists of a piezoelectric sensor 1 connected to the input of the low-frequency preamplifier 2. This preamplifier 2 has an analogue output 5 for a tape recorder and is further connected both to the headphones 4 and via the control element 5 to the input of the voltage divider 6. 8 resp. j) resp. 10, each consisting of a separate amplification stage and a monostable flip-flop. Each of the circuits 7, 8, 2 ', 10 ', respectively, for the output 1 ', 16 ' and 17 & 18 for a registration or signaling device. 12 resp. 1 ^ resp. 14. Furthermore, each channel comprises a first sub-vibrator 19 connected to the output of the third circuit 9 and a second multivibrator 20 connected to the output of the fourth circuit 10. The output 279 of the multivibrator 19, 20 is connected to the headphones 4. Finally each channel comprises a blocking circuit 21 connected to an output of a third circuit 6 of one channel and having its output connected to the input of a voltage divider 6 of the other channel.

Piezoelektrické snímače 1 mění akustické signály na elektrické napětí, které se dále upravuje v předzesilovači 2, zastávajícím současně funkci dolnofrekvenční zádrže. Na výstup předzesilovače 2 je připojen analogový výstup 2 pro magnetofon a sluchátka 4 příslušné jednomu kanálu, které je užíváno k akustické kontrole průběhu zkoušky a k akustickému rozlišení charakteristických defektů, případně k identifikaci náhodných rušivých signálů. Signál je dále veden přes regulační prvek 2, kterým se vThe piezoelectric transducer 1 converts the acoustic signals into electrical voltage, which is further adjusted in the preamplifier 2, which simultaneously performs the function of the low-frequency latch. The preamplifier 2 outputs an analogue output 2 for a tape recorder and headphones 4 corresponding to one channel, which is used to acoustically check the test run and to acoustically distinguish characteristic defects, or to identify random interfering signals. The signal is further guided through the control element 2, which is used to control the signal

přizpůsobí citlivost indikace zkušebním podmínkám, do napětového děliče 6, kde je upravován pro další přenos ve čtyřech různých úrovních podle pevně nastavených vzájemných poměrů napětí a odděleně veden dále do obvodů 7, 8, 9, 10., z nichž každý sestává ze samostatného zesilovacího stupně a monostabilního klopného obvodu. Změna stavu příslušného monostabilního klopného obvodu,resp. příslušných monostabilních klopných obvodů je vyvolána napětovým impulzem, který překročil prahovou hodnotu napěíové amplitudy odpovídající podmínce pro změnu jeho, resp. jejich funkčního stavu a doba návratu tohoto monostabilního klopného obvodu, resp. těchto monostabilních klopných obvodů do výchozího stavu je indikována zábleskem příslušné, resp. příslušných elektroluminiscenčních diod 11, 12, 12, 14. Elektroluminiscenční diody 11, 12, 13, 14 jsou na přístroji označeny · indikačním stupněm 1 až 4 a intenzita záblesku jednotlivých elektroluminiscenčních diod 11, 12, 12, 14 je určena dobou překlápění monostabilních klopných obvodů obvodů 7, 8, 2» LO nastavenou tak, aby vyššímu stupni indikace odpovídala vyšší intenzita záblesku, bez ohledu na délku vlastního sejmutého impulzu.adapts the sensitivity of the indication to the test conditions, into a voltage divider 6 where it is adapted for further transmission at four different levels according to fixed voltage ratios and separately fed further to circuits 7, 8, 9, 10, each consisting of a separate amplification stage and a monostable flip-flop. Changing the state of the respective monostable flip-flop, respectively. The respective monostable flip-flop circuits are triggered by a voltage pulse that exceeds the voltage amplitude threshold corresponding to the condition for changing its voltage resp. their functional state and the return time of this monostable flip-flop, respectively. These monostable flip-flops to the initial state are indicated by a flash of the respective, respectively. The electroluminescent diodes 11, 12, 12, 14 are marked on the instrument with indication levels 1 to 4 and the flash intensity of the individual electroluminescent diodes 11, 12, 12, 14 is determined by the flipping time of the monostable flip-flops. circuits 7, 8, 2 »LO set to a higher degree of indication corresponds to a higher flash intensity, regardless of the length of the pulse itself.

%%

Na výstupy obvodů 2» θ, 10 jsou napojeny déle výstupy 12,Outputs 12, 10 are longer connected to the outputs of circuits 2, 10, 10,

16, 17, 18 pro registrační nebo signalizační zařízení s logickou úrovní 0 -1. Výstup třetího^resp. čtvrtého obvodu 2, LO je současně spojen se vstupy prvního, resp. druhého multivibrátořu resp. 20, spouštěné úrovní 1, se dvěma odlišnými akustickými16, 17, 18 for a recording or signaling device with logic level 0 -1. Output of the third ^ resp. the fourth circuit 2, L0 is simultaneously coupled to the inputs of the first and second circuits respectively. second multivibrator respectively. 20, triggered by level 1, with two different acoustic ones

- 4 256 279 frekvencemi, přivedenými na sluchátkový výstup. Význam této akustické informace spočívá v podpoře optické indikace stupně 5 a 4, odpovídající obvykle vzniku méně závažné a závažné trhlinky. Výstup třetího obvodu 2 je spojen dále se vstupem blokovacího obvodu 21, který v okamžiku překlopení třetího obvodu 9 zablokuje indikační funkci druhého kanálu, takže jsou dosažené indikační stupně 5 a 4 signalizovány pouze tím kanálem, který sejmul emisní událost jako první. Takový způsob lokalizace je výhodný a dostačující při typických zatěžovacích zkouškách stavebních prvků, kdy závažné trhlinky vznikají nejdříve po stranách zatěžovaného prvku.- 4 256 279 frequencies applied to the headphone output. The significance of this acoustic information is to support the optical indications of Stages 5 and 4, usually corresponding to the formation of a less severe and severe crack. The output of the third circuit 2 is further connected to the input of the blocking circuit 21, which at the moment of the third circuit 9 flips the indication function of the second channel so that the achieved indication stages 5 and 4 are signaled only by the channel that sensed the emission event first. Such a method of localization is advantageous and sufficient in typical load tests of building components, where severe cracks occur first at the sides of the loaded element.

Lze tedy říci, že elektronické obvody zařízení identifikují v upraveném elektrickém signálu získaném přeměnou akustických signálů emitovaných zatěžovaným prvkem signály doprovázející vznik trhlin podle překročení vhodně nastavených prahových ťxrovní napětí v cestě elektrického signálu, překročení určitých úrovní napětí je pro určité zatěžovací zkoušky a vznik, nebo rozvoj trhlin charakteristické.It can be said that the electronic circuits of the device identify in the modified electrical signal obtained by converting the acoustic signals emitted by the loaded element the signals accompanying the cracking by exceeding the appropriately set threshold threshold voltage in the electrical signal path. cracks characteristic.

Funkci zařízení lze jediným regulačním prvkem přizpůsobit zkušebním podmínkám tak, aby při překročení jedné zvolené prahové úrovně signalizovalo pravděpodobnost vzniku trhliny, při překročení nejbližší vyšší prahové úrovně signalizovalo vznik nebo rozvoj závažnější trhliny a při překročení zbývajících prahových úrovní indikace signalizovalo jiné defekty nebo jiné závažnosti vzniku a rozvoje trhlin.The function of the device may be adapted to the test conditions by a single control element to indicate the likelihood of a crack being exceeded at one selected threshold, to indicate the occurrence or development of a major crack when the next higher threshold is exceeded, to indicate other defects or other severity at the remaining thresholds; crack development.

Překročení vyšších prahových úrovní je zařízením signalizováno vždy výraznějším optickým nebo akustickým signálem, bez ohledu na časový průběh emisního signálu.Exceeding of higher threshold levels is signaled by the device always by a stronger optical or acoustic signal, regardless of the time course of the emission signal.

Zařízení podle tohoto vynálezu lze dále využít k indikaci velikosti průtoku plynného, kapalného nebo sypkého média potrubím, jakož i k vyhledávání takového potrubí v objektu a vyhledáváni místa úniku takového média, dále k signalizaci akustických signálů s vyššími frekvenčními složkami, například při vzniku suchého tření v ložiskách.The device according to the invention can further be used to indicate the flow rate of a gaseous, liquid or loose medium through a pipe, as well as to locate such a pipe in an object and to locate the leak point of such a medium, to signal acoustic signals with higher frequency components, e.g. .

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

256 279

A device for indicating moments of cracks in a loaded building element with a differentiation of the severity of the identified cracks, characterized in that it consists of two identical channels, each consisting of a piezoelectric transducer (1) connected to the low-pass preamplifier (2) input. an analogue output (57) for a tape recorder and is further connected to the headphones (4) and via a control element (5) to the input of a voltage divider (6) having four outputs to which the first, second, third and fourth circuits are connected (7, S, 9, 10), each consisting of a separate amplification stage and a monostable flip-flop, each circuit (7, 8, 9, 10) having an output (15, 16, 17, 18) respectively a recording or signaling device and, at the same time, each of these outputs / 15, 16,

The first to fourth electroluminescent diodes (11, 12, 15, 14) are connected sequentially, and each channel comprises a first multivibrator (19), a second multivibrator (20) and a blocking circuit (21), wherein the input of the first multivibrator (19). 19) is connected to the output of the third circuit (9) and the output of the first multivibrator (19) is connected to the headphones (4), the input of the second multivibrator (20) is connected to the output of the fourth circuit (10) and its output is also connected to the headphones / 4) and the input of the blocking circuit (21) is connected to the output of the third circuit (9) of one channel and its output is connected to the input of the voltage divider (6) of the other channel.