Устройство для определения прочности бетона

СОЮЗ СОВЕТСИИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН а 1 1 М 29/04 БР ЛЬСТИ У из на йч Изоб шающим исп лий и може определени изделий, кЦель и ности конт кой оптими ч с- ву чиваниНа лена структурля определения ртеже предста устройства ая сх злектроакустисоединенные ге.- импульсов, из" ователь 2, при; тель 3 и усиской регулировследовательно фильтр 5 низких; тель 6 временньп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1111097, кл. С 01 И 19/04, 1983,Авторское свидетельство СССР В 1288589, кл С 01 И 19/04, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА(57) Изобретение относится к нераэру шающим испытаниям материалов и изделий и может быть использовано для определения качества железобетонных изделий, конструкций и сооружений,ние относится к неразрутаниям материалов и издет быть использовано дляя качества железобетонныхонструкций и сооружений,зобретения - повьппение тороля за счет автоматичезации числа циклов проз прочности бетона.Устройство содержит чески последовательно нератор 1 зондирующих лучающий пьезопреобраэ емный пьезопреобраэов литель 4 с автоматич кой усиления (АРУ), п соединенные полосовой частот и первый измер Целью изобретения является повышение точности контроля эа счет автоматической оптимизации числа циклов прозвучивания. Измерения производятся потрем частотным каналам независимо,В случае неполучения результатовмерений хоть в одном частотном кале контроль повторяется. При усто ивых результатах измерений в каждомиз каналов производится рекуррентноеусреднение по и циклам результатовизмерений времени распространенияультразвука на известной базе с до достижения требуемой точности. По полученным результатам вычисляется искомая прочность бетона. 1 ил интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр 7 средних час- Е тот и второй измеритель 8 временных интервалов, последовательно соединен- р ные полосовой фильтр 9 высоких частот р и третий измеритель 10,временных интер р валов, арифметический блок 11, формиро. ватель 12, схему ИЛИ 13, выход усилиФеля 4 с АРУ соединен с входами полосовых фильтров 5, 7 и 9 низких, средних и высоких частот, вход генераторазондирующих импульсов объединен с вторыми входами первого, второго итретьего измерителей 6, 8 и 10 времен" ных интервалов, последовательно соединенные блок 14 контроля завершенияфайф операции отсчета, блок 15 идентификации и блок 16 вспомогательного прозвучивания, выход схемы ИЛИ 13 соединен с входом генератора 1 зондирующихимпульсов и входом блока 14 контролязавершения операций отсчета, выходблока 16 вспомогательного прозвучива-ния соединен с первым входом схемыИЛИ 13, второй вход которой объединенс входом "Сброс" арифметического .блока 11 и подключен к выходу формирователя 12,Первые выходы измерителей 6, 8 и10 временных интервалов объединены иподключены к второму входу блока 14контроля завершения операции отсчета, вторые выходы первого и третьегоизмерителей 6 и 10 временных интер,валов объединены и подключены к второму входу блока идентификации,третьи входы измерителей 6, 8 и 10временных интервалов объединены иподключены к второму выходу. блока 15идентификации, выход блока 14 завер,шения контроля завершения операциипрозвучивания соединен с вторым вхо"дом блока 16 вспомогательного прозвучивания, а второй выход блока 15 идентификации соединен с вторым входом 25арифметического блока 11Устройство для определения прочности бетона работает следующим образом,После включения устройства и выхода его узлов на рабочий режим варифметический блок 14 с клавиатурыпульта управления заносятся константыКО - номинальная прочность бетона в,.заданном классе, А 1, А 2, АЗ - градуировочные коэффициенты устройства, величина базы проэвучивания (, Е - точность измерения.Командный импульс запуска подается с клавиатуры пульта управления 40через формирователь 10 на вход схемыИЛИ 13. Одновременно этим же импульсом осуществляется установка исходного состояния арифметического блока11, блока 15 идентиФикации, Выходной 45импульс схемы ИЛИ 13, кроме того, осуществляет начальную установку блока16 вспомогательного прозвучивания,блока 14 контроля завершения операцийотсчета и измерителей 6, 8 и 10 вре"менных интервалов, а также производит запуск генератора 1 зондирующихимпульсов, который вырабатывает импульс возбуждения излучающего пьезопреобразователя 2, В результате взону .контроля изделия посылаетсяультразвуковой импульс. Временазадержки в цепях устройства, соответствующие переходным процессам в генераторе 1 зондирующих импульсов,в излучающем 2 и приемном 3 пьезопреобразователях, усилителе 4 и полосовых фильтрах 5, 7 и 9 компенсируются соответствующими линиями, входящими в состав измерителей 6, 8 и10 временных интервалов,В процессе распространения ультразвукового импульса в зоне контроляизделия задержка его низко-,среднеи высокочастотных частей спектра оказывается различной, Задержка низкочастотной части спектра, которая вза"имодействует с неоднородностями структуры среды, определяется исключительно упругими свойствами и плотностью материала, Высокочастотнаячасть спектра сильно взаимодействуетс микронеоднородностями структурыи ее задержка определяется в основном характеристиками микродефектов идругих нарушений. В области среднихчастот задержка зависит от характеристик микронеоднородностей,Сигнал с приемного пьезопреобраэователя 3 подается на вход усилителя4 с АРУ, использование которого с регулировкой по значению максимума принятого сигнала позволяет заметно понизить уровень требований к цинами -ческому диапазону следующих за усили"телем блоков и предотвратить нелинейные искажения в полосовых фильтрах 5,7 и 9,1 Информация низкочастотной части спектра принятого сигнала выделяется с помощью блоков 5 и 6. При этом вы-. ходной сигнал фильтра 5 низких частот нормируется по амплитуде первой полу- волны входящим в состав измерителя 6 временных интервалов усилителем с АРУ и передается на вход формирователя (например, триггера Шмидта), преобра" зующего его в последовательность прямоугольных импульсов с крутыми Фронтами, длительность которых равна длительности полунолн названного сигнала. Первый импульс, который используется для стробирования схемы АРУ усилителя 4 с АРУ, обеспечивает регулировку его усиления таким образом, чтобы ампли" туда первой полуволны на выходе усилителя 4 была постоянной, Это необходимо для повышения точности измерения времени задержки импульса, так как при таких условиях порог дискриминации и погрешность измерителя 6 временных интервалов не зависит от затуханиясигнала в материале,Этим же импульсом останавливаетсясчет в счетчике, входящем в состав5измерителя 6, результат которогооказывается равным времени распространения переднего фронта зондирующегоимпульса в материале контролируемогоизделия, сформированного низкочастотной частью спектра. При этом с выходаизмерителя 6 на второй вход блока 14контроля завершения операций отсчетавьдается перепад потенциала 1-0, сообщающий о конце измерений в блоке 6 из 15мерителя времени.Информация, содержащаяся во времени распространения среднечастотнойчасти принятого сигнала, вьделяетсяв блоках 7 и 8, Информация, содержащаяся во времени распространения высо.кочастотной части спектра принятогосигнала, выделяется в блоках 9 и 10,Работа блоков 7 и 8, 9 и 10 идентична работе блоков 5 и 6 низкочастотного 25канала, В результате в счетчиках измерителей 6, 8 и 10 временных интервалов накапливается информация овременах задержки низко-, средне- ивысокочастотных компонент спектра сиг 30нала, позволяющая дифференцированноучитывать вклад упругих свойств, плот.ности, характеристик структуры и деФектности среды в Формирование прочностных свойств материалов. Потерячасти названной информации приводитк погрешности определения прочностибетона. Такие потери могут появитьсяв случаях, когда один или два каналаизмерения (измерители 6, 8 и 10) обнаружат сбой; например из-эа чрезмерно низкого уровня сигнала в одном издиапазонов частот, что может бытьвызвано недостаточным контактом преобразователей с поверхностью изделийили электрической помехой,Задача предотвращения выполненияопераций обработки неполных данныхрешается блоком 14 контроля завершения операций отсчета, в котором отрицательные перепады потенциала выходовизмерителей 6, 8, 1 О преобразуются вкороткие импульсы входящими в его сосостав Формирователями, Эти импульсыпоступают на счетный вход счетчикаканалов, входящего в состав блока 14контроля завершения операций отсчета,предварительно установленного в состояние 0 импульсом запуска от схемы ИЛИ 13, На выходе этого счетчикавыходной сигнал появится только после прихода третьего импульса, свидетельствующего о том, что все три изме"рителя 6, 8 и 10 временных интерваловзакончили работу,При получении третьего импульсаон вьдает командный импульс на первый,вход блока 5 идентификации, разрешаяначало очередного этапа работы устройства, В противном случае выходнойимпульс не появляется, что свидетельствует о необходимости проведениявспомогательного цикла прозвучиваниясреды,Команда на проведение вспомогательного прозвучивания среды вырабатывается блоком 16 вспомогательного прозвучивания. Для этого в момент пускагенератора 1 зондирующих импульсовсигналом выхода схемы ИЛИ 3 осуществляется установка в состояние 0счетчика, входящего в состав блока16 вспомогательного прозвучивания,С момента посылки зондирующего импульса этот счетчик воспринимает тактовыеимпульсы с первого выхода блока 5идентификации, Емкость этого счетчикапревышает емкость любого из счетчиковизмерителей 6, 8 и 10, Поэтому переполнение его подтверждает наличиесбоя в одном из каналов измерения времени, а импульс с его выхода поступает на вход схемы ИЛИ 13, В результатевыполняется организация всех описанных операций измерения, а результатынеполных измерений не поступают на обработку.Для повышения достоверности результатов измерений применяется методмногократного повторения циклов прозвучивания Прозвучивание должно бытьпрекращено не ранее, чем будет достигнута заданная точность измерений,Число циклов прозвучивания заранеенельзя установить в силу многообразияфакторов, влияющих на точность измерения, и это число определяется автоматически с помощью блока 15 идентификации,В процессе работы блока 15 идентификации выполняется накопление иуточнение информации о времени задержки зондирующего импульса в контролируемом изделии (измеренном в низкочастотном, среднечастотном и высокочастотном каналах соответственно измерителями 6, 8 и 10 временных ин 1548752Фервалов) по рекуррентному алгоритму 1 Т, = Т,+ (Т -С,),где и - номер цикла измерения;Т - результат частотного измеренияТд - усредненный результат и измерений,ОВ процессе рекуррентного усреднеНия контролируется по каждому из час-,тотных каналов точность выполненияизмерений и в случае достижения требуемого из значений Е по каждому иэчастотных каналов арифметический блок11 отдельно для каждого из усредненных1 езультатов измерений времени задержи вычисляет величинуР: Т 2 г20 где о - база прозвучивания;Т- усредненное время распространения ультразвука в частотномканалерИ далее величину30где о( - градуировочные константы,-Эопределяемые методами регрессивного анализа,Функциональный преобразователь,Яходящий в состав арифметическогоблока 11, вычисляет искомое значениепрочности К бетона в соответствии свыражениемК = Кехр (1/ Г, ),-40Где К - константа, заносимая в арифметический блок 11 перед началом измерений,Автоматизация контроля точностиизмерений и определения требуемогочисла циклов ц прозвучивания помимоПовышения точности контроля прочностибетона оптимизирует время измерений:исключаются ситуации как недостаточного числа и циклов прозвучивания" 50так и избыточно большого числа и циклов проэвучивания (это снижает оперативность контроля), Автоматизацияконтроля завершения операций отсчетатакже повьппает точность контроля прочности, поскольку благодаря ей исключается возможность обработки неполныхданных,Формула изобретения Устройство для определения прочности бетона, содержащее электроакусти" чески последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий пьеэопреобразователь, приемный преобразователь и усилитель с авМематической регулировкой усиления, последовательно соединенные полосовой Фильтр низких частот и первый измеритель временных интервалов, последовательно соединенные полосовой фильтр средних частот и второй измеритель э временных интервалов, последовательно соединенные полосовой Фильтр верхних частот и третий измеритель временных интервалов, арифметический блок, Фор-, мирователь и схему ИЛИ, выход усилителя с автоматической регулировкойусиления соединен с входами полосовыхФильтров низких, средних и высокихчастот, 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 проэвучивания соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой объединен с входом "Сброс" арифметического блока и подключен к выходу Формирователя, первые выходы измерителейвре менных интервалов объединены и подключены к второму входу блока .контроля завершения операций прозвучива" ния, 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 идентификациир выход блока контроля завершения операций прозвучивания соединен с вторым входом блока вспомогательного прозвучивания, а второй выход блока идентификации соединен с вторым входом арифметического блока.1548752Составитель И.Соколов Редактор В,Данко Техред М,Ходанич Корректор М.Пожо Заказ 140 Тираж 503 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101