устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций
Классы МПК: | G01L1/10 путем измерения изменений частоты колебания напряженных элементов, например натянутых струн G05D15/01 с использованием электрических средств |
Автор(ы): | Гулунов В.В., Мотовилов А.В., Гершкович Г.Б. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью СКБ "Стройприбор" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-10-08 публикация патента:
27.01.1998 |
Изобретение предназначено для контроля соответствия предварительного напряжения арматурных элементов проектным значениям, а также для измерения параметров длины арматурных элементов. Технический результат заключается в повышении производительности контроля за счет расширения функциональных возможностей устройства. Устройство для измерения параметров предварительно напряженных железобетонных конструкций содержит датчик 1 колебаний, усилитель 2, выпрямитель 3, компаратор 4, счетчик 5, генератор 6, элемент "И" 7, реверсивный счетчик 6, блок 9 управления и обработки данных, дешифратор 10 и индикатор 11. Блок 9 управления 4 обработки данных содержит процессор 12 с клавиатурой 13, постоянное запоминающее устройство 14 программ (ПЗУ программ), оперативное запоминающее устройство 15 (ОЗУ) и арифметическое логическое устройство 16 (АЛУ). Устройство работает по принципу счета импульсов стабильной частоты, заполняющих один или несколько периодов колебаний арматурного элемента. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, содержащее датчик колебаний, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с входом выпрямителя и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход компаратора подключен к первому входу счетчика, а также дешифратор, индикатор и элемент И, подключенный к генератору, отличающееся тем, что оно снабжено реверсивным счетчиком и блоком управления и обработки данных, содержащим процессор, клавиатуру, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) программ, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и арифметическое логическое устройство (АЛУ), причем первый выход счетчика подключен к второму входу элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, первый выход последнего соединен с первым входом ОЗУ, второй выход реверсивного счетчика подключен к первому входу процессора, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с кнопкой "Пуск", вторым выходом счетчика, генератором и первым выходом клавиатуры, шестой вход процессора подключен к выходу ПЗУ программ, седьмой к второму входу ОЗУ, восьмой к первому выходу АЛУ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом ПЗУ программ и выходом ОЗУ, а второй выход АЛУ соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к индикатору, при этом первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы процессора подключены соответственно к второму входу счетчика, второму и третьему входам реверсивного счетчика, входу ПЗУ программ, третьему входу АЛУ, третьему входу ОЗУ, четвертый вход которого соединен с вторым выходом клавиатуры.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области неразрушающего контроля технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для получения данных о параметрах предварительно напряженных арматурных элементов (стержней, канатов и т.д.) при изготовлении железобетонных конструкций, в частности, для определения требуемого удлинения арматурного элемента, измерения напряжений в арматурном элементе и корректировки его длины. Известно устройство для контроля напряжения в арматурных элементах, содержащее датчик колебаний, установленный на арматурном стержне, согласующее устройство, усилитель, управляемый фильтр, два формирователя, счетчик, делитель частоты, генератор импульсов, компаратор, источник опорного напряжения и блок обработки данных (см. а.с. СССР N 1507940 "Устройство для контроля напряжения в арматурных элементах при производстве железобетонных изделий", МКЛ-4: E 04 G 21/12, G 05 D 15/01, заявл. 01.09. 87 г., опубл. 15.09.89 г.). Данное устройство позволяет измерять величину напряжения в арматурных элементах, не давая возможности получить рекомендации по ее корректировке при отклонении этой величины от проектной. Это говорит о неудовлетворительных функциональных возможностях устройства и, как следствие, о низкой производительности контроля. Таким образом, недостатком описанного устройства является низкая производительность контроля, обусловленная узким функциональным диапазоном устройства. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для измерения напряжения в арматуре железобетонных конструкций, описанное в одноименном а. с. СССР N 1353878, МКЛ 4: E 04 G 21/12, G 05 D 15/01, заявл. 06.06.86г., опубл. 23.11.87г. и выбранным в качестве прототипа. Известное устройство содержит датчик колебаний, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с входом выпрямителя и с первым входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход компаратора подключен к первому входу счетчика, а также дешифратор, индикатор и элемент "И", подключенный к генератору. Кроме того, устройство содержит делитель частоты, цифровой фильтр, формирователь цифрового кода, коммутатор, пороговый цифровой фильтр, логический элемент "И", тактовый распределитель, мультиплексор и узел сопряжения. Прототип имеет тот же недостаток, что и аналог - низкую производительность контроля. Это обусловлено теми же причинами - в процессе измерения данное устройство позволяет получить только информацию о величине напряжения в арматурном элементе. Однако, при отклонении этой величины от проектного значения свыше нормативного допуска, когда возникает необходимость в изменении длины арматурного элемента, известное устройство не позволяет получить информацию о величине поправки, на которую требуется удлинить или укоротить арматурный элемент для обеспечения проектной величины напряжения в нем. В этом случае операция по корректировке длины арматурного элемента осуществляется опытным путем, что влечет за собой дополнительные трудозатраты, а, следовательно, и снижение производительности контроля. Задачей заявляемого изобретения является повышение производительности контроля. Техническим результатом, позволяющим решить поставленную задачу, является расширение функциональных возможностей устройства, за счет увеличения числа контролируемых параметров арматурных элементов, получаемых в процессе одного цикла измерения. Поставленная задача решается за счет того, что известное устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, содержащем датчик колебаний, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с входом выпрямителя и с первым входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход компаратора подключен к первому входу счетчика, а также дешифратор, индикатор и элемент "И", подключенный к генератору, в отличие от прототипа, устройство снабжено реверсивным счетчиком и блоком управления и обработки данных, содержащим процессор, клавиатуру, постоянное запоминающее устройство программ (ПЗУ программ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и арифметическое логическое устройство (АЛУ), причем первый выход счетчика подключен к второму входу элемента "И", выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, первый выход последнего соединен с первым входом ОЗУ, второй выход реверсивного счетчика подключен к первому входу процессора, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с кнопкой "ПУСК", вторым выходом счетчика, генератором и первым выходом клавиатуры, шестой вход процессора подключен к выходу ПЗУ программ, седьмой - к второму входу ОЗУ, восьмой - к первому выходу АЛУ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом ПЗУ программ и выходом ОЗУ, а второй выход АЛУ соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к индикатору, при этом первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы процессора подключены соответственно к второму входу счетчика, к второму и третьему входам реверсивного счетчика, к входу ПЗУ программ, к третьему входу АЛУ, к третьему входу ОЗУ, четвертый вход которого соединен с вторым выходом клавиатуры. Исследования, проведенные по источникам научно-технической информации, показали, что предлагаемое устройство неизвестно и его схемное решение не следует явным образом из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Данное устройство может быть использовано на предприятиях строительной индустрии для осуществления контроля за параметрами предварительно напряженных арматурных элементов при изготовлении железобетонных конструкций. Устройство может быть изготовлено с помощью стандартных схемных элементов отечественного либо импортного производства, а, следовательно, соответствует критерию "промышленная применимость". Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу - значительно повысить производительность контроля величины предварительного напряжения арматурных элементов. Введение в устройство реверсивного счетчика и блока управления и обработки данных с подключением их к другим элементам схемы устройства, а также изменение связей и соединений других элементов устройства, как указано выше, позволяет в процессе одного цикла измерения не только определить величину напряжения в арматурном элементе, но и, при необходимости, получить сведения о дополнительных параметрах - о величине требуемого удлинения арматуры и о величине отклонения длины арматурного элемента от требуемого значения. Заявляемое устройство сообщает достоверную информацию о том, на сколько и в какую сторону нужно изменить длину испытуемого арматурного элемента для получения проектной величины напряжения в нем, что позволяет оперативно и точно, т. е. с минимальными трудозатратами, провести операцию по корректировке данного параметра. Таким образом, обеспечивается повышение производительности контроля за счет расширения функциональных возможностей устройства. На фиг. 1 показана структурная схема устройства для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов; на фиг. 2 - алгоритм работы устройства при измерении напряжений и определении величины коррекции длины арматурного элемента; на фиг. 3 - алгоритм работы устройства при определении требуемого удлинения арматурного элемента. Устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов (на чертеже не показаны) железобетонных конструкций (см. фиг. 1) содержит датчик 1 колебаний, усилитель 2, выпрямитель 3 однополупериодный, компаратор 4, счетчик 5, генератор 6, элемент "И" 7, реверсивный счетчик 8, блок 9 управления и обработки данных, дешифратор 10 и индикатор 11. Блок 9 управления и обработки данных содержит процессор 12 с клавиатурой 13, постоянное запоминающее устройство 14 программ (ПЗУ программ), оперативное запоминающее устройство 15 (ОЗУ) и арифметическое логическое устройство 16 (АЛУ). Датчик 1 колебаний, усилитель 2, компаратор 4, счетчик 5 соединены последовательно. Выпрямитель 3 включен между усилителем 2 и компаратором 4. Первый выход счетчика 5 соединен с вторым входом элемента "И" 7, первый вход которого подключен к выходу генератора 6, а выход элемента "И" 7 соединен с первым входом реверсивного счетчика 8, первый выход последнего соединен с первым входом ОЗУ 15. Входы процессора 12 подключены соответственно: первый - к второму выходу реверсивного счетчика 8, второй - к кнопке "Пуск", третий - к второму выходу счетчика 5, четвертый - к выходу генератора 6, пятый - к первому выходу клавиатуры 13, шестой - к выходу ПЗУ 14 программ, седьмой - к второму входу ОЗУ 15, восьмой - к первому выходу АЛУ 16. Выходы процессора 12 подключены соответственно: первый - к второму входу счетчика 5, второй и третий - к второму и третьему входам реверсивного счетчика 8, четвертый - к входу ПЗУ 14 программ, пятый - к третьему входу АЛУ 16, шестой - к третьему входу ОЗУ 15,Первый и второй входы АЛУ 16 соединены соответственно с выходом ПЗУ 14 программ и выходом ОЗУ 15, а второй выход АЛУ 16 соединен с входом дешифратора 10, выход которого подключен к индикатору 11. Второй выход клавиатуры 13 подключен к четвертому входу ОЗУ 15. В связи с наличием большого количества входов и выходов у блоков устройства и для облегчения понимания его работы, на чертеже (фиг. 1) входы и выходы отдельных элементов устройства имеют самостоятельную нумерацию. Назначение блоков, входящих в схему устройства для измерения параметров арматурных элементов железобетонных конструкций, традиционно и реализовать предлагаемое устройство можно на стандартной элементной базе. Описание работы устройства
Устройство работает по принципу счета импульсов стабильной частоты, заполняющих один или несколько периодов колебаний арматуры. Первоначально с клавиатуры осуществляют ввод в ОЗУ 15 устройства значений длины контролируемого арматурного элемента l, его диаметра d, напряжения в арматурном элементе, заданного проектом
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103665/2103665-2t.gif)
где
nnp - цифровой код, соответствующий частоте колебаний арматуры, имеющей напряжение;
l - свободная длина арматуры между упорами формы или стенда (на чертеже не показаны);
k - количество периодов колебаний отсчитываемых счетчиком 5;
d - диаметр контролируемого арматурного элемента;
fг - частота генератора 6;
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103013/8805.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103013/8805.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103031/177.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103034/8773.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103034/8773.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103031/177.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103031/177.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103031/177.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103034/8773.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103034/8773.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
где:
fг, k, l, d - значения, приведенные в пояснении к формуле (1);
E - модуль упругости арматурной стали. n - цифровой код, соответствующий частоте колебаний арматуры, имеющей напряжение
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103665/2103665-3t.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
где
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103665/2103665-4t.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
где
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103665/2103665-5t.gif)
k - коэффициент, учитывающий упругопластические свойства стали и определяемый в зависимости от класса арматуры и значения проектных напряжений
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/916.gif)
P - предельно допускаемое отклонение величины предварительного напряжения
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
l,
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
![устройство для измерения параметров предварительно напряженных арматурных элементов железобетонных конструкций, патент № 2103665](/images/patents/368/2103070/963.gif)
Класс G01L1/10 путем измерения изменений частоты колебания напряженных элементов, например натянутых струн
Класс G05D15/01 с использованием электрических средств