Устройство для определения прочности бетона

801111097 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗШ СО М 2904 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 962809, кл. С 01 М 29/04, 1982,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3404860/29-33,кл. С О 1 М 29/04, 1982 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРОЧНОСТИ БЕТОНА, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и.приемный преобразователи, усилитель,фильтр низких частот и первый измеритель времени, фильтр высоких частотподключенный к выходу усилителя, измеритель среднего периода н генератор счетных импульсов, выход которогосоединен со счетными входами первогоизмерителя времени и измерителя среднего периода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено первым и вторым усилителями с АРУ, включенными между выходами фильтров низких и высоких частот и соответственно входами первого измерителя времени и среднего периода, последовательно соединенными вторым измерителем времени, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя с АРУ, второй вход - к импульсному выходу сигнала первого измерителя времени, а счетный вход - к генератору счетных импульсов, и арифметическим блоком, второй вход которого соединен с выходом измерителя среднего периода,третий - с выходом первого измерителя времени, а четвертый - с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, выходы второго измерителя времени подключены к входу второго усилителя с АРУ и измерителю среднего периода, а выход первого измерителя времени соединен с входом первого фф усилителя с АРУ.11 110Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с приме-,нением ультразвука и может быть использовано для определения качестважелезобетонных изделий и конструк 5ций, а также для эксплуатационногоконтроля возведенных сооружений.Известно устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные генераторзондирующих импульсов, излучающий иприемный преобразователи, усилитель,измеритель времени, второй вход которого подключен к второму выходу генератора зондирующих импульсов, измеритель среднего периода, второй входкоторого подключен к второму выходуизмерителя времени, а также генераторсчетных импульсов, выход которогосоединен с третьими входами измерителя времени и измерителя среднего периода П 2.Недостаток известного устройства -низкая точность измерений.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, фильтр низких частот и первый измеритель времени, фильтр высоких частот, подключенный к выходу усилителя, измерительсреднего периода и генератор счетныхимпульсов, выход которого соединенсо счетными входами первого измерителя времени и среднего измерителя периода 23.Недостаток данного устройства сос 40таит в невысокой точности измерений,что обусловлено неполным извлечениеминформации о состоянии структуры материала в зоне контроля,Цель изобретения - повышение точ 45ности измерений.Поставленная цель достигается тем,что устройство для определения прочности бетона, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемОный преобразователи, усилитель,фильтр низких частот и первый измеритель времени, фильтр высоких частот,подключенный к выходу усилителя, измеритель среднего периода и генератор 55счетных импульсов, выход которогосоединен со счетными входами первогоизмерителя времени и измерителя сред 97 2него периода, снабжено первым и вторым усилителями с АРУ, включенными между выходами фильтров низких и высоких частот и соответственно входами первого измерителя времени и среднего периода, последовательно соединенными вторым измерителем времени, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя с АРУ, второй вход - к импульсному выходу сигнала первого измерителя времени, а счетный вход - к генератору счетных импульсов, и арифметическим блоком, второй вход которого соединен с выходом измерителя среднего периода, третий - с выходом первого измерителя времени, а четвертый - с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, выходы второго измерителя времени подключены к входу второго усилителя с АРУ и измерителю среднего периода, а выход первого измерителя времени соединен с входом первого усилителя с АРУ.На чертеже представлена. блок-схемапредлагаемого устройства для определения прочности бетона.Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1 зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи 2 и 3, установленные на границах зоны контроля изделия 4,усилитель 5 с АРУ,. состоящий из последовательно включенного усилителя 6 и амплитудного детектора 7 АРУ, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 6, фильтр 8 низких частот, первый усилитель 9 с АРУ поамплитуде первого полупериода импульсного сигнала, состоящий из последовательно включенного собственно усилителя 10 и измерителя 11 амплитуды первого полупериода, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 10, и первый измеритель 12 времени, состоящий из последовательно включенных формирователя 13, триггера 14, схемы 15 И и счетчика 16, а также линии 17 задержки, вход которой подключен к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов и к входу "Сброс" счетчика 16, последовательно соединенные фильтр 18 высоких частот, второй усилитель 19 с АРУ, идентичный первому 9, и измеритель 20 среднего периода, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов, соединенные последователь097 4микро- и макродефектов и других нарушений.Сигнал в точке приема преобразуется в подобный ему по форме электрический импульс приемным преобразователем 3 и поступает в усилитель 5 с АРУ. Использование АРУ с регулировкой по значению максимума принятого сигнала (что обеспечивается с помощью амплитудного детектора 7 АРУ, управ" ляющего коэффициентом усиления усилителя 6) позволяет заметно сузить динамический диапазон сигналов на входах последующих блоков (с выхода усилителя 5 с АРУ усиленный и нормированный по максимальной амплитуде сигнал поступает на входы фильтров 8 и 18 соответственно низких и высоких частот, которые осуществляют разделение информации, содержащейся в низко- и высокочастотной частях спектра),Информация низкочастотной части спектра принятого сигнала выделяется с помощью блоков 9 и 12. При этом выходной .сигнал фильтра 8 низких частот нормируется по амплитуде первого полупериода усилителем 9 с АРУ и передается на вход измерителя 12 времени, в котором формирователь 13 преобразует выходнои сигнал усилителя 9 с АРУ в последовательность прямоугольных импульсов с крутыми фронта.ми, длительность которых равна длительностям полупериодов названного сигнала, Первый импульс с выхода формирователя 13 селектируется в измерителе 11 амплитуды первого полупериода и используется для стробирования выходного сигнала усилителя 10 и регулирует коэффициент его усиления таким образом, чтобы амплитуда первого полупериода на его выходе была постоянной, что необходимо для повышения точности измерения времени задержки импульса, так как при таких условиях порог дискриминации, а следовательно, и погрешность измерителя не зависят от затухания сигнала, в материале зоны контроля. но второй измеритель 21 времени, идентичный первому 12, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя 19 с АРУ, второй вход - к импульсному выходу сигнала первого измерителя 12 времени и к второму входу первого усилителя 19 с АРУ, и арифметический блок 22, второй вход которого соединен с выходомизмерителя 20 среднего периода, третий - с вы ходом первого измерителя 12 времени, а четвертый - к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов, при этом второй выход второго измерителя 21 времени подключен к второму входу 15 второго усилителя 19 с АРУ, а третий выход - к четвертому входу измерителя 20 среднего периода, и генератор 23 счетных импульсов, выход которого соединен со счетными входами всех 20 измерителей.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 зондирующих импульсов вырабатывает короткие импульсы, 25 периодически возбуждающие излучающий преобразователь 2, который посыпает ультразвуковые импульсы в зону контроля изделия 4Одновременно с посыпкой зондирую щего сигнала импульсами с второго выхода генератора 1 зондирующих импульсов осуществляется сброс информации в счетчиках 16 измерителей 12 и 20 времени и среднего периода н уста35 новка в режим ожидания информации арифметического блока 22. Этот же импульс, задержанный линией задержки 17 измерителя 12 времени, переводит триггер 14 в единичное состояние, 40 которое соответствует режиму измерения времени, при этом схема 15 И открывается и пропускает на вход счетчика 16 импульсы с выхода генератора 23 счетных импульсов.В процессе распространения ультразвукового импульса в зоне контроля изделия 4 задержка его низко- и высокочастотных частей спектра оказывается различной. Низкочастотная часть спектра слабо взаимодействует с неоднородностями структуры среды, и его задержка определяется исключительно упругими свойствами и плотностью материала. Высокочастотная часть спектра, напротив, сильно взаимодействует со структурными неоднородностями, и его задержка определяется в основном характеристиками 45 50Тем же первым выходным импульсомформирователя 13 триггер 14 возвращается в исходное состояние, и схема15 И закрывается. Счет в счетчике 17 5 прекращается, Результат счета оказывается равным времени распростране-,ния переднего фронта зондирующего импульса в материале, сформированномнизкочастотной частью спектра.Заказ 6303/36 Тираж 822 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 11 10Информация, содержащаяся в высокочастотной части принятого сигнала, выделяется в блоках 18 - 21.Передним фронтом первого выходного импульса формирователя 13 первого измерителя 12 времени, поступающим на второй вход второго измерителя 21 времени, осуществляется сброс преды" дущей информации в счетчике последнего и пуск измерительных узлов. При 10 появлении переднего фронта импульса, сформированного высокочастотной ,частью спектра сигнала на выходе фильтра 18, а следовательно, и усилителя 19 с АРУ, идентичного усилите лю 9 с АРУ, счет импульсов, поступающих на соответственный вход второго измерителя 21 времени с выхода генератора 23 счетных импульсов, прекращается, а в счетчике последнего запо минается число, равное разности времен распространения ультразвукового импульса в материале зоны контроля в диапазонах низких и высоких частот. При этом на третьем выходе второго 25 ,измерителя 21 времени появляется импульс, которым запускается измерительная часть измерителя 20 среднего периода выходного сигнала усилителя 19 с АРУ Результат измерения среднего периода запоминается в соответ" ствующем счетчике измерителя 20, при этом последний вырабатывает командный импульс, который передается на соотВетстВующий Вход арифметического 35 блока 22. 97 бПо командному импульсу арифметический блок 22 в соответствии с заранее записанной в него программой последовательно опрашивает счетчики измерителей 12, 20 и 21, а затем обрабатывает полученную информацию. Результат измерений отображается на индикаторе арифметического блока 22 непосредственно в единицах измерения прочности. Для проведения градуировочных испытаний используется этот же арифметический блок 22 перед началом измерений, в который вводится программа обработки результатов градуировочных измерений, а после статических испытаний прозвученных образцов дополнительно вводится результат определения прочности каждого образца.Таким образом, предлагаемое уст ройство позволяет повысить точность измерения за счет более полного извлекГ чения информации о структурных свойствах материала благодаря дополнительному измерению разности времен распространения переднего фронта низко- л высокочастотных компонент ультразвукового импульса в материале зоны прозвучивания и нормированию сигналов выхода и низкочастотных составляющих спектра по амплитуде первого полупериода.Кроме того, данное устройство позволяет лроводить градуировочные измерения и их автоматическую обработку, что способствует повышению оперативности измерений.