SU1548752A1 - Устройство дл определени прочности бетона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающим испытани м материалов и изделий и может быть использовано дл  определени  качества железобетонных изделий, конструкций и сооружений. Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  за счет автоматической оптимизации числа циклов прозвучивани . Измерени  производ тс  по трем частотным каналам независимо. В случае неполучени  результатов измерений хоть в одном частотном канале контроль повтор етс . При устойчивых результатах измерений в каждом из каналов производитс  рекуррентное усреднение по N циклам результатов измерений времени распространени  ультразвука на известной базе α до достижени  требуемой точности. По полученным результатам вычисл етс  искома  прочность бетона. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающим испытани м материалов и изделий и может быть использовано дл  определени  качества железобетонных изделий, конструкций и сооружений.

Цель изобретени  - повышение ности контрол  за счет автоматической оптимизации числа циклов прозву- чивани .

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  определени  прочности бетона.

Устройство содержит электроакустически последовательно соединенные ге нератор 1 зондирующих импульсов, излучающий пьезопреобразователь 2, приемный пьезопреобразователь 3 и усилитель 4 с автоматической регулировкой усилени  (АРУ),.последовательно соединенные полосовой фильтр 5 низких ( частот и первый измеритель 6 временный

интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр 7 средних час- тот и второй измеритель 8 временных интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр 9 высоких частот и третий измеритель 10.временных интервалов , арифметический блок 11, формирователь 12, схему ИЛИ 13, выход усилител  4 с АРУ соединен с входами полосовых фильтров 5, 7 и 9 низких, средних и высоких частот, вход генератора 1 зондирующих импульсов объединен с вторыми входами первого, второго и третьего измерителей 6, 8 и 10 временных интервалов, последовательно соединенные блок 14 контрол  завершени  операции отсчета, блок 15 идентификации и блок 16 вспомогательного прозву- чивани , выход схемы ИЛИ 13 соединен с входом генератора 1 зондирующих импульсов и входом блока 14 контрол 

СП

Јь

00

-si

СП

to

завершени  операций отсчета, выход блока 16 вспомогательного прозвучива- ни  соединен с первым входом схемы ИЛИ 13, второй вход которой объединен с входом Сброс арифметического „ блока 1 1 и подключен к выходу формиро вател  12„

Первые выходы измерителей 6, 8 и 10 временных интервалов объединены и подключены к второму входу блока 14 контрол  завершени  операции отсчета , вторые выходы первого и третьего измерителей 6 и 10 временных интервалов объеданены и подключены к вто- рому входу блока идентификации, третьи входы измерителей 6, 8 и 10 временных интервалов объединены и подключены к второму выходу блока 15 идентификации, выход блока 14 завер- шени  контрол  завершени  операции прозвучивани  соединен с вторым входом блока 16 вспомогательного прозвучивани , а второй выход блока 15 идентификации соединен с вторым входом арифметического блока 11.

Устройство дл  определени  прочности бетона работает следующим образом

После включени  устройства и вы- хода его узлов на рабочий режим в арифметический блок 14 с клавиатуры пульта управлени  занос тс  константы RO - номинальна  прочность бетона в .заданном классе, Al, А2, A3 - градуировочные коэффициенты устройства, величина базы прозвучивани  с(, Ј точность измерени .

Командный импульс запуска подаетс  с клавиатуры пульта управлени  через формирователь 10 на вход схемы ИЛИ 13 Одновременно этим же импульсом осуществл етс  установка исходного состо ни  арифметического блока II, блока 15 идентификации Выходной импульс схемы ИЛИ 13, кроме того, осуществл ет начальную установку блока 16 вспомогательного прозвучивани , блока 14 контрол  завершени  операций отсчета и измерителей 6, 8 и 10 вре- менных интервалов, а также производит запуск генератора 1 зондирующих импульсов, который вырабатывает импульс возбуждени  излучающего пьезо- преобразовател  2 В результате в зону контрол  издели  посылаетс  ультразвуковой импульс. Времена задержки в цеп х устройства, соответствующие переходным процессам в

о

0 5 Q

5

генераторе 1 зондирующих импульсов, в излучающем 2 и приемном 3 пьезопре- образовател х, усилителе 4 и полосовых фильтрах 5, 7 и 9 компенсируютс  соответствующими лини ми, вход щими в состав измерителей 6, 8 и 10 временных интервалов.

В процессе распространени  ультразвукового импульса в зоне контрол  издели  задержка его низко-,средне- и высокочастотных частей спектра оказываетс  различной. Задержка низкочастотной части спектра, котора  взаимодействует с неоднородност ми структуры среды, определ етс  исключительно упругими свойствами и плотностью материала. Высокочастотна  часть спектра сильно взаимодействует с микронеоднородност ми структуры и ее задержка определ етс  в основном характеристиками микродефектов и других нарушений В области средних частот задержка зависит от характеристик микронеоднородностей.

Сигнал с приемного пьезопреобраэо- вател  3 подаетс  на вход усилител  4 с АРУ, использование которого с регулировкой по значению максимума прин того сигнала позвол ет заметно понизить уровень требований к динами - ческому диапазону следующих за усилителем блоков и предотвратить нелинейные искажени  в полосовых фильтрах 5,

7 и 9.

i

Информаци  низкочастотной части спектра прин того сигнала выдел етс  с помощью блоков 5 и 6. При этом выходной сигнал фильтра 5 низких частот нормируетс  по амплитуде первой полуволны вход щим в состав измерител  6 временных интервалов усилителем с АРУ к передаетс  на в;ход формировател  (например, триггера Шмидта), преобразующего его в последовательность пр моугольных импульсов с крутыми фронтами , длительность которых равна длительности полуволн названного сигнала„ Первый импульс, который используетс  дл  стробировани  схемы АРУ усилител  4 с АРУ, обеспечивает регулировку его усилени  таким образом, чтобы амплитуда первой полуволны на выходе усилител  4 была посто нной. Это необходимо дл  повышени  точности измерени  времени задержки импульса, так как при таких услови х порог дискриминации и погрешность измерител  6 временных интервалов не зависит от затухани  сигнала в материале.

Этим же импульсом останавливаетс  счет в счетчике, вход щем в состав , измерител  6, результат которого оказываетс  равным времени распространени  переднего фронта зондирующего импульса в материале контролируемого

издели , сформированного низкочастот- ювход блока 5 идентификации, разреша 

ной частью спектра. При этом с выходаначало очередного этапа работы устизмерител  6 на второй вход блока 14ройства. В противном случае выходной

контрол  завершени  операций отсчетаимпульс не по вл етс , что свидетельвыдаетс  перепад потенциала 1-0, сооб-ствует о необходимости проведени 

щающий о конце измерений в блоке 6 из-15вспомогательного цикла прозвучивани 

мы ИЛИ 13. На выходе этого счетчика выходной сигнал по витс  только после прихода третьего импульса, свидетельствующего о том, что все три измерител  6, 8 и 10 временных интервалов закончили работу

При получении третьего импульса он выдает командный импульс на первый ,

мерител  времени.

Информаци , содержаща с  во времени распространени  среднечастотной части прин того сигнала, выдел етс  в блоках 7 и 8. Информаци , содержа- 20 ща с  во времени распространени  высокочастотной части спектра прин того сигнала, выдел етс  в блоках 9 и 10. Работа блоков 7 и 8, 9 и 10 идентична работе блоков 5 и 6 низкочастотного канала., В результате в счетчиках измерителей 6, 8 и 10 временных интервалов накапливаетс  информаци  о временах задержки низко-, средне- и

высокочастотных компонент спектра превышает емкость любого из счетчиков

нала, позвол юща  дифференцированно учитывать вклад упругих свойств, плоности , характеристик структуры и дефектности среды в формирование прочностных свойств материалов. Потер  части названной информации приводит к погрешности определени  прочности бетона. Такие потери могут по витьс  в случа х, когда один или два канала измерени  (измерители 6, 8 и 10) обнаружат сбой, например из-за чрезмерно низкого уровн  сигнала в одном из диапазонов частот, что может быть вызвано недостаточным контактом преобразователей с поверхностью изделий или электрической помехой„

Задача предотвращени  выполнени  операций обработки неполных данных решаетс  блоком 14 контрол  завершени  операций отсчета, в котором отри- 50 тически с помощью блока 15 идентифицательные перепады потенциала выходов измерителей 6, 8, 10 преобразуютс  в короткие импульсы вход щими в его со- состав формировател ми Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика каналов, вход щего в состав блока 14 контрол  завершени  операций отсчета, предварительно установленного в состо ние О импульсом запуска от схесреды о

Команда на проведение вспомогательного прозвучивани  среды вырабатываетс  блоком 16 вспомогательного прозвучивани  о Дл  этого в момент пуска генератора 1 зондирующих импульсов сигналом выхода схемы ИЛИ 13 осуществл етс  установка в состо ние О счетчика, вход щего в состав блока 16 вспомогательного прозвучивани . С момента посылки зондирующего импульса этот счетчик воспринимает тактовые импульсы с первого выхода блока 5 идентификации. Емкость этого счетчика

измерителей 6, 8 и 10. Поэтому переполнение его подтверждает наличие сбо  в одном из каналов измерени  времени , а импульс с его выхода поступает на вход схемы ИЛИ 13. В результате выполн етс  организаци  всех описанных операций измерени , а результаты неполных измерений не поступают на обработку „

Дл  повышени  достоверности результатов измерений примен етс  метод многократного повторени  циклов прозвучивани  о Прозвучивание должно быть прекращено не ранее, чем будет достигнута заданна  точность измерений„ Число циклов прозвучивани  заранее нельз  установить в силу многообрази  факторов, вли ющих на точность измерени , и это число определ етс  автомакации„

В процессе работы блока 15 идентификации выполн етс  накопление и уточнение информации о времени задерж- ки зондирующего импульса в контролируемом изделии (измеренном в низкочастотном , среднечастотном и высокочастотном каналах соответственно измерител ми 6, 8 и 10 временных инСервалов ) по рекуррентному алгоритму I Тп, + 4 (Т Сп,),

П-1

п

где п

Т

-номер цикла измерени ;

-результат частотного измерени  ;

Тп .- усредненный результат п-1

измерений

В процессе рекуррентного усреднени  контролируетс  по кавдому из частотных каналов точность выполнени  Измерений и в случае достижени  требу 4мого из значений Ј по каждому из частотных каналов арифметический блок 11 отдельно дл  каждого из усредненных результатов измерений времени задерж- к|и вычисл ет величину

г , ,г

F Т,

и

где of - база прозвучивани ;

т „ - усредненное врем  распространени  ультразвука в частотное

каналеt далее величину

тг -„°{j.:JЈau44.2 Ј5л-ьл + -S -JLtuo.

Jt; .f

1-3

оГ

Tf

of2

где о - градуировочные константы,

определ емые методами регрессивного анализа Функциональный преобразователь, йход щий в состав арифметического блока 11, вычисл ет искомое значение прочности R бетона в соответствии с выражением

R R0-exp (I/ /F),

Где R0 - константа, заносима  в арифметический блок 11 перед началом измерений Автоматизаци  контрол  точности измерений и определени  требуемого числа циклов п прозвучивани  помимо Повышени  точности контрол  прочности бетона оптимизирует врем  измерений: исключаютс  ситуации как недостаточного числа п циклов прозвучивани  (это снижает достоверность контрол ), так и избыточно большого числа п цик- Пов проэвучивани  (это снижает оперативность контрол )о Автоматизаци  контрол  завершени  операций отсчета также повышает точность контрол  проч

ности, поскольку благодар  ей исключаетс  возможность обработки неполных

данных.

10

20

15

25

30

35

40

45

50

55

Формула изобретени 

Устройство дл  определени  прочности бетона, содержащее электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий пьезопреобразователь, приемный преобразователь и усилитель с автоматической регулировкой усилени , последовательно соединенные полосовой фильтр низких частот и первый измеритель временных интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр средних частот и второй измеритель временных интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр верхних частот и третий измеритель временных интервалов, арифметический блок, формирователь и схему ИЛИ, выход усилител  с автоматической регулировкой усилени  соединен с входами полосовых фильтров низких, средних и высоких частот, а вход генератора зондирующих импульсов объединен с вторыми входами первого, второго и третьего измерителей временных интервалов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол , оно снабжено последовательно соединенными блоком контрол  завершени  операций отсчета, блоком идентификации и блоком вспомогательного прозвучивани , выход схемы ИЛИ соединен с входом генератора зондирующих импульсов и входом блока контрол  завершени  операций отсчета, выход блока вспомогательного прозвучивани  соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой объединен с входом Сброс арифметического блока и подключен к выходу формировател , первые выходы измерителей,временных интервалов, объединены и подключены к второму входу блока контрол  завершени  операций прозвучивани , вторые выходы первого и третьего измерителей временных интервалов объединены и подключены к второму входу блока идентификации, третьи входы измерителей временных интервалов объединены и подключены к второму выходу блока идентификации, выход блока контрол  завершени  операций прозвучивани  соединен с вторым входом блока вспомогательного прозвучивани , а второй выход блока идентификации соединен с вторым входом арифметического блока.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для определения прочности бетона, содержащее электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий пьезопреобразователь, приемный преобразователь и усилитель с автоматической регулировкой усиления, последовательно соединенные полосовой фильтр низких частот и первый измеритель временных интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр средних частот и второй измеритель =, временных интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр верхних частот и третий измеритель временных интервалов, арифметический блок, фор- , мирователь и схему ИЛИ, выход усилителя с автоматической регулировкой усиления соединен с входами полосовых фильтров низких, средних и высоких частот, а вход генератора зондирующих импульсов объединен с вторыми входами первого, второго и третьего измерителей временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными блоком контроля завершения -операций отсчета, блоком идентификации и блоком вспомогательного прозвучивания, выход схемы ИЛИ соединен с входом генератора зондирующих импульсов и входом блока контроля завершения операций отсчета, выход блока вспомогательного прозвучивания соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой объединен с входом Сброс арифметического блока и подключен к выходу формирователя, первые выходы измерителей.временных интервалов, объединены и подключены к второму входу блока контроля завершения операций прозвучивания, вторые выходы первого и третьего измерителей временных интервалов объединены и подключены к.второму входу блока идентификации, третьи входы измерителей временных интер- . валов объединены и подключены к второму выходу блока идентификации, выход блока контроля завершения операций прозвучивания соединен с вторым входом блока вспомогательного прозвучивания, а второй выход блока идентификации соединен с вторым входом арифметического блока.

   ι