Пристрій для контролю якості бетону у виробах

Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки, зокрема, до ультразвукових приладів для дослідження будівельних матеріалів. Може бути використаний в будівництві, машинобудуванні, геології, хімії. Відомі пристрої для контролю якості матеріалів, у яких застосовуються ультразвукові зонди, що містять корпус з п'єзоелектричними перетворювачами і кабельні роз’їми [А.с. СССР, №326506 кл. G01N29/00, 1970 г.]. Принцип дії таких пристроїв полягає у вимірі параметрів інформаційного ультразвукового сигналу при поширенні його в досліджуваному матеріалі від випромінюючого до прийомного п'єзоелектричного перетворювача. При використанні таких пристроїв на стороні прийомного п'єзоелектричного перетворювача виконується передача інформаційного сигналу безпосередньо від п'єзоелектричного перетворювача на вхід підсилювача вимірювального пристрою по коаксіальному кабелю. Недоліком існуючої конструкції прийомних є низька надійність контролю, наприклад, бетонів у процесі прискореного твердіння через порушення акустичного контакту між п'єзоелектричними перетворювачами і поверхнею бетону, викликуваного контракцією бетону. Другим недоліком є зниження надійності й точності вимірів при контролі якості матеріалів і виробів у виробничих умовах і при використанні коаксіальних кабелів значної довжини. Цей недолік виникає через вплив наведень від електричних промислових агрегатів і установок, а також через загасання сигналу при передачі його по кабелю. Це викликається наступним. Відомо, що процес ультразвукового неруйнівного контролю якості матеріалів зв'язаний з виміром часового інтервалу між зондувальним імпульсом і інформаційним сигналом малої амплітуди. При цьому фіксація часового інтервалу виконується по так називаному «першому вступу» інформаційного сигналу, амплітуда якого найчастіше знаходиться на рівні електромагнітних виробничих наведень. При цьому точність виміру tвим безпосередньо залежить від точності визначення часового положення першого вступу інформаційного сигналу. Таким чином, зменшення амплітуди прийнятого сигналу чи зниження крутості його першого вступу за рахунок зсуву спектральної характеристики в область нижчих частот приводить до появи додаткової похибки Dt виміру. Явище загасання сигналу і зсув його спектральної характеристики в область нижчих частот спостерігаються при передачі його (сигналу) по коаксіальному кабелі до входу підсилювача вимірювального пристрою. На додаток до цього, при здійсненні контролю якості у виробничих умовах на внутрішньому опорі кабелю відбувається формування електромагнітних наведень від електричних промислових агрегатів і установок. У деяких випадках потенціал наведень виявляється на рівні інформаційного сигналу, що викликає порушення вимірювального процесу, зниження його надійності й вірогідності, появу помилкових результатів виміру (tложн). Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого є пристрій для контролю якості бетону, що містить корпус з фланцями і гвинтами, випромінюючий і прийомний перетворювачі з коаксіальними роз'ємами, які закріплені в корпусі пристрою, притискний пристрій у вигляді сильфона з передатною планкою, за допомогою якої сильфон з'єднаний з перетворювачами, що містять корпус і п'єзоелемент [А.с. СССР №1218328, 1986]. Недоліком відомого пристрою є низька надійність і точність контролю якості у виробничих умовах і при передачі сигналів на великі відстані по коаксіальному кабелю через вплив електромагнітних наведень від промислових агрегатів і установок і загасання сигналу при передачі його по кабелю. В основу винаходу поставлена мета створення такого пристрою для контролю якості бетону у виробах, в якому шляхом введення нових елементів забезпечується збільшення відносини «сигнал-шум» за рахунок попереднього посилення інформаційного сигналу транзистором, установленим безпосередньо біля прийомного п’єзоелектричного перетворювача і за рахунок цього підвищується точність і надійність контролю якості бетону у виробах. Поставлене завдання вирішується тим, що пристрій для контролю якості бетону у виробах, що містить корпус пристрою з фланцями і гвинтами, випромінюючий і прийомний перетворювачі з коаксіальними роз'ємами, які закріплені в корпусі пристрою, притискний пристрій у вигляді сильфону з передатною планкою, за допомогою якої сильфон з'єднаний з перетворювачами, що містять корпус і п'єзоелемент, згідно з винаходом додатково містить транзистор, перший і другий резистори, встановлені в корпусі прийомного перетворювача, причому емітер транзистора з'єднаний з корпусом прийомного перетворювача, а колектор підключений до центрального контакту коаксіального роз'єму, перший резистор з'єднаний одним виводом з базою транзистора, а другим виводом з його емітером, другий резистор з'єднаний одним виводом з базою транзистора, а другим виводом - з його колектором. Сутність пропонованого винаходу полягає в тому, що ін формаційний сигнал, прийнятий прийомним п'єзоелементом, надходить безпосередньо на базу транзистора, встановленого в корпусі прийомного перетворювача в безпосередній близькості біля п'єзоелемента, і підсилюється цим транзистором. Причому, передача інформаційного сигналу і подача напруги живлення на транзистор здійснюється по коаксіальному кабелю. На прикладених кресленнях наведені: на фіг.1 - конструкція пристрою для контролю якості бетону; на фіг.2 електрична схема; на фіг.3 - формування похибки виміру при зміні амплітуди і спектральної характеристики інформаційного сигналу; на фіг.4 - зондувальний сигнал і форма інформаційного сигналу при контролі якості бетону відомим пристроєм; на фіг.5 - зондувальний сигнал і форма інформаційного сигналу при контролі якості бетонів пристроєм, що заявляється. Пристрій для контролю якості бетону у виробах містить корпус 1 із фланцями 2 і встановленими у фланцях гвинтами 3, випромінюючий 4 і прийомний 5 ультразвукові перетворювачі, закріплені в корпусі пристрою 1 і містять випромінюючий 6 і прийомний 7 п'єзоелемента, встановлені в корпусах перетворювачів 8; транзистор 9, встановлений у корпусі прийомного перетворювача; додаткові перший 10 і другий 11 резистори, встановлені відповідно між базою і емітером та базою і колектором транзистора; коаксіальні роз'єми 12, встановлені в корпусах перетворювачів; сильфон 13, передатну планку 14. Пристрій для контролю якості бетону у виробах працює так. Перед початком вимірів корпус пристрою 1 встановлюється в обраному місці контролю і закріплюється через фланці 2 гвинтами 3. Гвинтами регулюють його положення для забезпечення акустичного контакту з бетоном між випромінюючим 4 і приймальним 5 ультразвуковими перетворювачами. При контролі зондувальний сигнал надходить від випромінюючого п'єзоелемента 6 на п'єзоелемент 7 прийомного перетворювача 5. Оскільки один з виводів прийомного п'єзоелемента 7 підключений до бази транзистора 9, а другий вивід з'єднаний з корпусом 8 прийомного ультразвукового перетворювача та емітером транзистора 9, то прийнятий інформаційний сигнал надходить з виходу п'єзоелемента 7 безпосередньо на базу транзистора. Першим і другої додатковими резисторами забезпечується вибір режиму транзистора. Колектор транзистора підключений до центрального контакту коаксіального роз'єми 12, що встановлений у корпусі прийомного перетворювача. Таким чином, на коаксіальний роз'єм 12 подається вже посилений інформаційний сигнал. Під час прискореного твердіння відбувається усадка бетонної суміші через протікання процесів структуроутворення. Зміна температури твердіння бетону передається сильфону 13, що змінює свій лінійний розмір і передає цю зміну через передатну планку 14 ультразвуковим перетворювачам, притискаючи їх до бетону. Розроблений пристрій дозволяє реалізувати його як на базі датчиків, що серійно випускаються, так і при індивідуальному виготовленні. Пропоноване принципове електричне і конструктивне рішення дозволяє збільшити відношення «сигнал шум», зменшити відносний рівень наведень на коаксіальний кабель вимірювального пристрою. У результаті значно зменшується кількість помилкових спрацьовувань і помилкових результатів, підвищується точність контролю за рахунок формування переднього фронту ін формаційного сигналу. Досягнення зазначеного ефекту особливо важливе при використанні пристрою у вимірниках АСУТП, тому що дозволяє спростити алгоритм обробки інформації і зменшити необхідний масив даних, що дозволяє підвищити точність і надійність контролю якості бетону.