Устройство для измерения напряжения

СВОЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 5 Р 5 а 4 Е 04 б 2 ектныи и научноут -1 елябинский убайдулли ство СССР/12, 980. во СССР1/12, 1983. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Государственный присследовательский инстиПромстройниипроект(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ преимущественно в арматуре железобетонных конструкций, содержащее датчик колебаний, усилитель, компаратор, генератор, делитель и дешифратор, причем датчик колебаний подключен к входу усилителя, выход которого подключен к одному из входов компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено выпрямителем, цифровым фильтром, мультиплексером, тактовым распределителем, узлом сопряжения и микрокалькулятором, причем усилитель соединен через выпрямитель с другим входом компаратора, выход которого подключен к одному из входов цифрового фильтра, один из выходов которого соединен с, одним из входов мультиплексера, генератор подключен к входу делителя и к другому входу цифрового фильтра, другой выход которого соединен с одним из входов тактового распределителя, выход делителя соединен с другим входом тактового теля, выход которого соединен с ходов узла сопряжения и с другим ультиплексера, выход которого ерез дешифратор с другим входомжения, выход которого соединенр ькулятором.2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что цифровой фильтр состоит из трех счетчиков, триггера, четырех логических элементов И, одновибратора, регистра сдвига и логической схемы И, причем один вход первого счетчика является первым входом цифрового фильтра, выход первого счетчика подключен к одному из входов первого элемента И, выход триггера соединен с другими входами первого счетчика и первого элемента И и с входом одновибратора, выход д которого подключен к одному из входовФ второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом регистра сдвига, выходы регистра сдвига подключены к одним входам второго и третьего счетчиков, третьего и четвертого элементов И и к дру- а гому входу второго элемента И, другие входы третьего и четвертого элементов И ьае являются вторым входом цифрового фильтра, выход третьего элемента И соединен с другим входом второго счетчика, один из входов схемы И соединен с выходом второго счетчика, который является первым 00 выходом цифрового фильтра, вход триггера подключен к выходу схемы И, который является вторым выходом цифрового фильтра, выход второго элемента И соединен с другим входом схемы И, а выход третьего счетчика соединен с соответствующим входомсхемы И.Изобретение относится к иеразрушающему контролю технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для измерения напряжений в арматуре при изготовлении железобетонных конструкций.Цель изобретения -- повышение точности измерения.На фиг. 1 показано устройство для измерения напряжения; на фиг, 2 - функциональная схема выполнения цифрового фильтра; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит датчик 1 колебаний арматуры, усилитель 2, однополупериодный выпрямитель 3, компаратор 4, генератор 5, делитель 6 частоты, цифровой фильтр 7, тактовый распределитель 8, мультиплексер 9, дешифратор 10, узел 11 сопряжения, микрокалькулятор 12.Цфровой фильтр 7 содержит счетчик 13, триггер 14, элемент И 15, одновибратор 20 6, регистр 17 сдвига, элемснть; И 18 и 19, счетчики 20 и 21, элемет И 22 и схему И 23.Устройство работает по принципу счета импульсов стабильной частоты, заполняющих несколько периодов колебаний армату - ры. Первоначально осуществляется ударное или ипковое возбуждене колебаний в арматуре, после чего датчик 1 подносится к арматуре и нажимается кнопка Пуск, связанная с трипером 14. 1 ри этом ио цепям сброса одновибратором 16 производится обнуление счетчиков 13, 20 и 21, тактового распределителя 8 и разрядов микрокалькулятора 12 (сбросовые цепи на фиг.не показаны). На входы компаратора 4 поступают сигнал 1 от выпрямителя 3 и сигнал (2 от усилителя 2. В моменты совиденяамплитуды этих сигналов срабатывает компаратор 4, формируя сигнал (1 (фиг. 3), который далее поступает на цифровой фильтр 7, Такое построение схемы выделения периода колебаний уменьшает вероятность срабатывания компаратора 4 при искаженной высшими 40 гармониками форме сигнала механических колебаний арматуры, а моменты переключения компаратора 4 жестко (автоматически) стабилизируются относительно сигнала 1.датчика при изменении амплитуды этого сигнала в широком диапазоне, что извест 45 ные устройства не выполняют.Цифровой фильтр 7 производит два последовательных отсчета периодов колебаний арматуры, сравнивает их и в случае совпадения разрешает дальнейшую обработку информации. При несовпадении отсчетов осуществляется сброс записанной информации и повторные считывания в автоматическом режиме до тех пор, пока отсчеты не совпадут. Так осуществляется фильтрация измеряемой информации, исклн)чаю щая фиксацию случайных результатов от воздействия электрических и механических случайных помех. На второй вход фильтра 7 поступает сигнал стабильной частоты от генератора 5, заполняющий период колебаний арматуры, информация о котором в двоично-десятичном коде со счетчика 20 подается на мультиплексер 9. Последний поочередно коммутирует четыре десятичных знака двоично-десятичной информации на один десятичный канал, преобразуемый в дальнейшем в десятичный код дешифратором 10.Сигнал гененатора 5 поступает также на делитель 6 частоты, пробразуется в сигнал .)6 (фиг. 5) и следует на тактовый распределитель 8, который на своих и выходах формирует цикл сдвига сигнала .)8 пониженной частоты от первого выхода к последнему. Распределитель 8 можно выполнить на основе регистров сдвига или двоично-десятичных счетчиков с дешифрацией.Узел 1 сопряжения представляет собой блок реле или оптотронов, выходы которых связаны с тактовым распределителем 8 и дешифратором 10, а выходы включены параллельно клавиатуре микрокалькулятора 12, используемой для реализации ввода в микрокалькулятор 12 четырехзначной десятичной информации о периоде колебаний арматуры, а также для автоматического вычисления на основе этой информации величины напряжения в арматуре.Вычисление напряжения в арматуре производится ио известной формуле( М 1 )где Ь - частота генератора 5;а - количество импульсов, отсчитываемых счетчиком 20;1количество периодов колебаний, отсчитываемых счетчиком 13;1 свободная длина арматуры междуупорами стенда или формы.Величинавводится в микрокалькулятор 12 вручную перед проведением замеров, затем, когда цифровой фильтр 7 фиксирует результат измерения, он вводится в память микрокалькулятора 12 и далее производится вычисление напряжения а. Управление процессом ввода числа и реализация алгоритма вычисления осуществляются последовательно тактовым распределителем 8. При использовании микрокалькулятора БЗ - 37 алгоритм работы имеет вид, представленный на фиг. 6 с условными обозначениями, используемыми на клавиатуре. Возможны и другие варианты построения алгоритма работы микрокалькулятора 12.Цифровой фильтр работает следующим образом.Счетчик 13 отсчитывает заданное число периодов колебаний арматуры. Сигнал с его выхода поступает через элемент И 15 на регистр 17 сдвига (фиг. 4), управляющий работой счетчиков 20 и 21. Импульс1209803 др 3(у- с первого выхода осуществляет установку счетчиков в О, второй и третий импульсы Цт-) и 1.3 п-з) соответственно разрешают прохождение эталонной частоты 1 каждый из счетчиков 20 и 21 в течение времени 1/1 сЬ. Импульс 3(п- ) дает разрешение на сравнение информации схемой И 23, записанной в счетчиках 20 и 21. Если коды на выходах этих счетчиков совпада. ют с заданной степенью точности, то схема И 23 устанавливает триггер 14 в нулевое состояние и одновременно запускает в работу тактовый распределитель 8, который осуществляет формирование одного цикла считывания микрокалькулятором 12 инфор мации и формирование программы расчета напряжения в арматуре. При несовпадении кодов счетчиков 20 и 21 регистр 17 сдвига циклически управляет считыванием информации до тех пор, пока коды не совпадут.Запуск устройства в работу производитсяручным переключением триггера 14 в 1, при этом на элемент И 15 подается разрешающий сигнал, а одновибратор 1 б формирует сигнал установки в О всех элементов памяти устройства и разрешающий сиг нал на элемент И 22,Предлагаемое устройства позволит закороткое время измерить напряжения в арматуре железобетонных конструкций при надежности информации, а также исключить операцию ручного пересчета частоты механических величин в величину напряжения.комит и отк шская род, ул Корректор АПодписноеа СССРытийаб., д, 4/5Проектная