Устройство для ультразвукового контроля качества материалов с шероховатой поверхностью

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ с шероховатой поверхностью, содержащее пару плоских ультразвуковых преобразователей , встроенных в ручку с индикатором , и измерительный прибор, включающий измерительньй блок, вибратор , переключатель режима контроля, блок сравнения и блок реле, входом подключенный к выходу блока сравнения через переключатель режима контроля, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля и расширения технологических возможностей устройства, оно снабжено двумя формирователями, двумя датчиками граничного времени и парой точечных ультразвуковых преобразователей, встроенных в ручку,один из которых выполнен подвижным вдоль ручки с возможностью фиксации в трех положениях, вибратор подключен к блоку питания через переключатель и блок сравнения, формирователи и датчики граничного времени подключены к входу блока сравнения через блок реле.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1)) (1() 1

SU (51)4 5 01 Н 1/00

30!СОН@

1 Ъ

< ТЕ ййЧЕИ рЫЛИОТЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3381245/24-28 (22) 11.01.82 (46) 15.10.85. Бюл. N- 38 (72) Е.А. Кондратенко (71) Парнасский завод строительных конструкций (53) 620.175(088.8) (56) Дзенис В.В. и др. Контроль прочности бетона ультразвуком в железобетонных изделиях на ЗЖБК-3 r. Рига:

Сб. "Наука производства", Рига. Оргтехстрой, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИАТЕРИАЛОВ с шероховатой поверхностью, содержащее пару плоских ультразвуковых преобразователей, встроенных в ручку с ин дикатором, и измерительный прибор, включающий измерительный блок, вибра-. тор, переключатель режима контроля, блок сравнения и блок реле, входом подключенный к выходу блока сравнения через переключатель режима контроля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения технологических возможностей устройства, оно снабжено двумя формирователями, двумя датчиками граничного времени и парой точечных ультразвуковых преобразователей, встроенных в ручку, один из который выполнен подвижным вдоль ручки с возможностью фиксации в трех положениях, вибратор подключен к блоку питания через переключатель и блок сравнения, формирователи и датчики граничного времени подключены к входу блока сравнения через блок реле.

1185 107

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля прочности, шероховатости и других технологических характеристик железобетонных изделий с не- однородной шероховатостью.

Целью изобретения является повы,шение точности контроля качества материалов с шероховатой поверхностью и расширение технологических возмож- 10 ностей устройства.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит ручку 1, на конце которой размещены держатели 15

2-5 с закрепленными в них двумя парами ультразвуковых преобразователей: точечными 6,7 и плоскими 8,9.

Держатель 3 с точечным..преобразователем 7 имеет возможность переме-20 щаться вдоль ручки 1, Все преобразователи подпружинены и имеют возможность устанавливаться в держателях на некоторую глубину, На точечных преобразователях 6 и

7 внутри держателей 2 и 3 закреплены соединенные последовательно электрические контакты, замыкающиеся при прижиме ручки 1 к контролируемому изделию. Измерительный прибор начинает 30 работать только после замыкания обоих указанных контактов. Это необходимо для того, чтобы при любой шероховатости контролируемого изделия измерительный прибор начинал работать только при надежном прижатии к изделию точечных преобразователей.

На одной стороне измерительной ручки закреплены две индикаторные лампочки зеленого iO и красного 11 40 цвета, С другой стороны измерительной ручки входит кабель 12 с жилами, подходящими к ультразвуковым преобразователям к индикаторным лампочкам H контактам на точечных пре-. образователях. Кабель 12 соединен другим своим концом с измерительным прибором (не показан).

Измерительный прибор включает переключатель 13 режима контроля, 50 синхронизатор 14, генератор 15 зондирующих импульсов, вибратор 16, усилители 17, 18, формирователи 19, 20, блок 21 сравнения, блок 22 реле, датчики 23, 24 граничного значения времени распространения акустических колебаний, блок 25 питания и измерительный блок 26.

Блок 22 реле представляет собой несколько реле, входы которых подключаются к выходу блока 21 сравнения через переключатель 13 режима контроля. Переключатель 13 режима контроля подключает к выходу блока 21 сравнения реле, которые должны работать при данном режиме контроля.

Питание вибратора 16 осуществляется от блока 25 питания, который подключен к входу вибратора 16 через переключатель 13 режима контроля и контакты блока 22 реле. Если контакты блока 22 отсоединены от блока

25 питания, то вибратор 16 работает, периодически подключая к измерительному прибору то одну, то другую пару преобразователей. Если контакты блока 23 подсоединены к блоку 25 питания, то вибратор 16 в зависимости от положения реле блока 22 останавливается и занимает одно иэ двух возможных положений, При этом к измерительному прибору подключается либо пара плоских, либо пара точечных преобразователей.

Устройство может работать как в режиме непосредственного измерения, так и в альтернативном режиме.

При контроле прочности в режиме непосредственного измерения устройство работает следующим образом.

Точечный преобразователь 7 устанавливают в первое (g) фиксированное положение, при котором время распространения акустических колебаний между точечными преобразователями 6 и 7 равно времени распространения колебаний между плоскими преобразователями 8 и 9 при шероховатости изделия, соответствующей максимально допустимой погрешности измерений. Иными словами, при установке преобразователя

7 в первое фиксированное положение соотношение расстояний между точечными преобразователями и между плоскими преобразователями 8,9 таково, что время распространения акустических колебаний по бетону контролируемого изделия между точечными преобразователями 6,7 равно суммарному времени распространения колебаний через контактную смазку и выступы бетона под излучающим плоским преобразователем, бетон между центрами плоских преобразователей и контактную смазку и выступы бетона под приемным плоским преобразователем. При этом время

1185107 прохождения акустических колебаний через контактгую смазку и выступы бетона под излучающим преобразователем плюс время распространения колебаний через контактную смазку и вы- ступы бетона под приемным преобразователем равно максимально допустимой погрешности измерений.

Переключатель 13 режима контроля устанавливают в положение контроля 10 прочности в режиме непосредственного измерения.

При этом к измерительному прибору подключается измерительный блок 26, к измерительному прибору — вход бло- 1 ка 21 сравнения, к измерительному прибору - формирователи 19 и 20, от измерительного прибора отсоединяются датчики 23 и 24, блок 25 питания подключается к входу вибратора 16 че- 2п рез контакты блока 22 реле. После прижатия ручки 1 к контролируемому изделию замыкаются оба контакта точечных преобразователей, после чего синхронизатор 14 начинает периодически 25 запускать генератор 15 зондирующих импульсов, который в свою очередь через вибратор 16 поочередно возбуждает излучающие преобразователи 6 и 8, преобразующие электрические импульсы генератора 15 в синусоидальные затухающие механические колебания ультразвуковой частоты, Через точечный контакт преобразователя 6 и контактный слой плоского преобразователя 8 акустические колебания вводятся в контролируемое иэделие и распространяются от излучающих преобразователей во всех направлениях. 40

Акустические ультразвуковые колебания, дойдя до приемных преобразователей 7 и 9, преобразуются ими в электрические колебания той же частоты. Электрические колебания с при- 4 емного преобразователя 7 поступают через вибратор 16 на усилитель;17 электрических колебаний, а с преобразователя 9 — на усилитель 18.

В связи с тем, что как излучающие, так и приемные плоские и точечные преобразователи подключаются к измерительному прибору через вибратор 16 поочередно, каждая пара пре.образователей работает самоСтоятельно и влияния друг на друга не оказывает.

С усилителей 17 и 18 усиленные электрические колебания поступают на формирователи 19 и 20. Кроме того, на формирователи 19 и 20 поступают синхронизирующие импульсы с синхронизатора 14. Каждый из формирователей преобразует время распространенич акустических колебаний между соответствующими ультразвуковыми преобразователями в электрические импульсы, длительность которых про-... порциональна времени распространения колебаний. С формирователей 19 и 20 электрические импульсы поступают на вход блока 21 сравнения, который сравнивает длительности поступающих на него импульсов.

Если длительность импульса, поступившего на блок 21 сравнения с формирователя 19, превышает длительность импульса, поступившего с формирователя 20, это значит, что время распространения акустических колебаний в контролируемом материале между точечными преобразователями 6,7 больше, чем время распространения колебаний между плоскими преобразователями 8,9, т.е. размах шероховатости изделия не превышает максимально допустимой величины и контроль прочности из-. делия в этой точке может производиться плоскими преобразователями

8,9 с необходимой точностью.

В этом случае блок 21 сравнения срабатывает таким образом, что реле блока 22 останавливает вибратор 16 в таком положении, что к измерительному прибору подключается пара плоских преобразователей 8 и 9. Кроме того, реле блока 22 включает индикаторную лампочку 10 зеленого цвета. Загора-., ние зеленой индикаторной лампочки явдат ляется сигналом для производящего контроль оператора, что в данной контролируемой точке изделия работают плоские. преобразователи 8,9 и что при определении прочности бетона следует пользоваться соответствующей градуировочной кривой "время-прочность". Показания измерительного прибора снимаются с его измерительного блока 26.

Переключатель режима контроля 13 устанавливают в положение контроля прочности в альтернативном режиме. При этом от измерительного .прибора отключается измерительный блок 26, к входу блока 21 сравнения через кон1185107 такты реле 22 подключаются формирователи 19 и 20, к контактам блока 22 реле подключаются датчики 23 и 24, а блок 25 питания — к входу вибратора

16 через контакты блока 22 реле.

Если длительность импульса, поступившего на вход блока 21 сравнения с формирователя 19, меньше дли-. тельности импульса, поступившего с 10 формирователя 20, то блок 21 сравнения срабатывает таким образом, что реле блока 22 подключает к измерительному прибору пару точечных преобразователей 6 и 7, так как в этом случае размах шероховатости изделия в контролируемой точке недопустимо велик, и измерения с помощью плоских преобразователей производятся с недопустимым завышением времени рас- 20 пространения акустических колебаний.

Одновременно реле блока 22 включает красную индикаторную лампочку 11, загорание которой является сигналом для оператора, что в данной контра- 25 лируемой точке работают точечные преобразователи 6 и 7.

При контроле прочности в альтернативном режиме устройства работает следующим образом. 30

Точечный преобразователь 7 оставляют в прежнем положении (f).

Датчик 23 предназначен для установки граничного значения времени распространения колебаний при использовании точечных преобразователей

6,7, а датчик 24 — для установки граничного значения времени при использовании плоских преобразователей

8,9.

На каждом из датчиков устанавливают требуемую величину граничного времени распространения акустических колебаний в контролируемом изделии. 45

После лрижатия ручки к-. контролируемому изделию происходит сравнение длительности электрических импульсов, поступающих с формирователей

19 и 20 на блок 21 сравнения по описанной схеме, в результате чего блок

21 сравнения через реле блока 22 останавливает вибратор 16 таким образом, что к измерительному прибору подключается либо пара плоских преобразователей 8 и 9, либо пара точечных преобразователей 6 и 7. Если к измерительному прибору подключаются плоские преобразователи 8 и 9, то от входа блока 21 сравнения реле блока 22 отключает формирователь 19 и подключает на его место датчик 24.

Блок 21 сравнения сравнивает длительность импульсов, поступающих на него с формирователя 20 и датчика 24. Если длительность импульса, вырабатываемого формирователем 20, больше длительности импульса, вырабатываемого датчиком 24, т.е. фактическая прочность бетона в контролируемой точке иэделия меньше, чем граничное значение прочности (больше, чем граничное значение времени распространения акустических колебаний ! в бетоне), обозначенное на датчике

24, то блок сравнения с помощью реле блока 22 включает красную индикаторную лампочку 11.

Если же длительность импульса формирователя 20 меньше длительности импульса датчика 24, т.е. прочность бетона больше граничного значения прочности, то блок 21 сравнения включает зеленую индикаторную лампочку 10.

В случае, когда после прижима ручки 1 к контролируемому изделию блок

21 сравнения с помощью реле блока 22 и вибратора 16 подключает к измерительному прибору точечные преобразователи 6 и 7, то одновременно с этим от входа блока 21 сравнения и реле блока 22 отключает формирователь 20 и подключает на его место датчик 23.

После этого блок 21 сравнения сравнивает длительности импульсов формирователя 19 и датчика 23 и включает через реле блока 22 либо красную 11 либо зеленую 10 индикаторную лампочку.

Следовательно, при контроле прочности изделий альтернативным способом загорание зеленой лампочки означает, что прочность бетона в контролируемой точке изделия выше его граничной прочности, а загорание красной лампочки — что прочность бетона ниже граничной прочности. . Таким образом, при контроле прочности с помощью предлагаемого устройства измерительный прибор сам выбирает и включает в работу ту пару преобразователей, которая при данной шероховатости контролируемого изде1185107 лия обеспечивает более высокую точность контроля.

Очевидно, что в процессе проведения однократного контроля прочности альтернативным способом блок 21 сравнения срабатывает два раза. В первый раз он выбирает ту пару преобразователей, которая обеспечивает наибольшую прочность контроля, а во второй 10 сравнивает граничное и фактическое значения времени распространения колебаний и зажигает красную или зеленую индикаторную лампочку.

При контроле шероховатости в ре- 15 жиме непосредственного измерения устройство работает следующим образом.

Точечный преобразователь 7 устанавливают во второе () фиксированное положение, при котором время .20 распространения акустического колебания в изделие между точечными преобразователями и время распространения колебаний между плоскими преобразователями равны между собой при ну- 25 левой шероховатости контролируемого иэделия.

Переключатель 13 режима контроля устанавливают в положение контроля шероховатости в режиме непосредствен-30 ного измерения, При этом к измерительному прибору подключается измерительный блок 26, от измерительного прибора отключается вход блока 21 сравнения, от входа вибратора 16 — контакт реле блока 22, от измерительного прибора— формирователи 19 и 20, а от измерительного прибора — датчики 23 и 24.

После прижатия ручки 1 к контро- 40 лируемому изделию вибратор 16 не фиксируется в одном иэ двух возможных положений, а продолжает по очереди подключать к измерительному прибору каждую пару преобразователей. 4

На измерительном блоке 26 измерительного прибора появляется изображение двух синусоид, причем смещение первого вступления синусоид одна относительно другой пропорционально g0 величине шероховатости изделий. Величина шероховатости определяется по величине этого смещения по предварительно построенным кривым.

При контроле шероховатости в алЬтернативном режиме устройство работает следующим образом.

Точечный преобразователь 7 устанавливается в третье (1Д1) фиксированное положение, при котором время распределения акустических колебаний между точечными преобразователями равно времени распространения колебаний между плоскими преобразователями при максимально допустимой для контролируемого иэделия шероховатости.

Переключатель 13 режима контроля устанавливается в положение контроля шероховатости альтернативным способом.

При этом от измерительного прибора отключается измерительный блок 26, к измерительному прибору подключается вход блока 21 сравнения, от входа вибратора 16 отключается контакт реле блока 22, к измерительному прибору подключаются формирователи 19 и 20, от измерительного прибора отключаются датчики 23 и 24.

После прижатия ручки 1 к контролируемому изделию вибратор 16 не фиксируется в одном из двух возможных положений, а продолжает по очереди подключать к измерительному прибору каждую пару преобразователей.

Если время распространения акустических колебаний между плоскими преобразователями 8 и 9 меньше, чем время распространения колебаний меж;. ду точе ными преобразователями 6 и

7, то после прижатия ручки 1 блок

21 сравнения с помощью реле блока

22 включает зеленую индикаторную лампочку 10. В противном случае saгорается красная лампочка.

Таким образом, загорание зеленой лампочки означает, что шероховатость изделия в контролируемой точке меньше максимально допустимой для данного изделия шероховатости, а загорание красной — шероховатость изделия больше максимально допустимой величины.

)185107

Составитель В. Лопукин

Техред З.Палий Корректор О. Луговая

Редактор Н. Ывыдкая

Заказ 6351/34

Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, И-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4