Устройство для определения модуля упругости и коэффициента поглощения свободных колебаний в испытуемых образцах

№ 1|9003

Класс 42k, 45ов

42k, 46ов

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А..С. Дурасов, Б. П. Дутов и Н. А. Крылов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

И КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ

В ИСПЫТУЕМЫХ ОБРАЗЦАХ

Заявлено 3 марта 1958 r. за М 59З575/29 в Комитет по делам изобретений ii открытии ири Совете Чииветров СССР

Оиубликова о и < Бюллетене изобретеиий» М 7 за 1959 г, Изобретение относится к устройствам для определения модуля упругости и коэффициента поглощения свободных колебаний в испытуемых образцах, например в бетонных, или в элементах конструкций.

Обычно применяемые устройства того же назначения, включающие в себя электродинамический вибратор, генератор звуковой -истоTbl с усилителем мощности, катодный осциллограф со ждущей развергкой, контрольный датчик, закрепляемый HH исследуемом элементе и включенный на вход указанного осциллографа, не обеспечивают постоянной начальной амплитуды свободных затухающиx колебаний.

Для устранения этого недостатка в описываемом устройств применен импульсный генератор с триггернои спусковой схемой и катодным повторителем, обеспечивающий синхронизацию запуска ждущей развертки осциллографа с моментом прекращения питания вибратора и тем самым постоянную начальную амплитуду свободных затухаюших колебаний, 1-1а фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 — его принципиальная электрическая схема; на фиг. 3 — конструкция пьезометрического приемника колебаний.

Как видно из схемы на фиг. 1, испытываемый бетонный образец 1 приводится в колебательное движение за счет энергии, подводимой к нему через воздушную среду от электродинамического возбудителя 2 колебаний, который питается от звукового импульсного генератора 8 с выходным усилителем мощности 4. Механические колебания бетонного образца 1 воспринимаются пьезоэлектрическим приемником э и направляются на вход вертикального отклонения луча осциллографа б. Изменением частоты в звуковых импульсах, поступак.щих

М 1!0003 на возбудитель 2, находится резонансная частота испытываемого образца. Собственная,. частота колебаний основного тона определяется по максимальной амплитуде вертикального отклонения луча, Значение часуу :читаФся по лимбу, имеющемуся на передней панели прибора. Числю:„периодов в каждом импульсе звуковой частоты, поступающем нв -электродинамический возбудитель, приблизительно равное 25 в секунду, достаточно для,возбуждения механических резонансных колебанпй максимальной амплитуды, а отрезки времени между импульсами достаточны для затухания амплитуды свободных колебаний в несколько раз. (Со звукового импульсного генератора 3 в моменты, соответствующие прекращению действия импульса, выдается синхронизирующий сигнал на запуск ждущей развертки луча осциллографа б, в результате чего на его экране изображается осциллограмма затухающих собственных колебаний испытываемого образца. Частота следования звуковых импульсов (до 25 в сек.) вполне достаточна для того, чтобы на экране осциллографа получить яркую стабильную осциллограмму и обработать ее непосредственно или сфотографировать в случае необходимости.

Импульсы звуковой частоты, поступающие на возбудитель 2 колебания не содержат участков нарастания и затухания амплитуды, что обеспечивает полную стабилизацию осциллограмм затухающих свободных колебаний испытываемого элемента, так как позволяет четко синхронизировать начало горизонтальной развертки с моментом прекращения действия возбуждающих колебаний и, кроме того, дает постоянную начальную амплитуду свободных затухающих колебаний.

Измерительный звуковой R — С генератор 7 собран по схеме серийного прибора. Выходной усилитель мощности 4 — двухтактный, 6е» корректирующих ycrpclkcтв (так как от него не требуется особой линейности цо частоте и допускается некоторое искажение формы сигнала при работе с полной нагрузкой).

Импульсный генератор 3 служит для вырабатывания зондирующих импульсов, подаваемых на предварительный каскад усилителя мощности.

Действие его состоит в следующем (см. фиг. 2).

Накопительный конденсатор Сд, включенный в анодное питание тира рона J4, заряжается через сопротивление R3) и потенциометр R„.

По истечении времени, определяемого параметрами R31 R33 и C(5, и в зависимости от потенциала запирающего напряжения, подаваемого с потенциометра R, происходит зажигание тиратрона J7g. Вследствие этого накопительный конденсатор С1 разряжается, потенциал на основе тиратрона снижается, и тиратрон гаснет. Затем процесс повторяется снова. Кроме постоянного отрицательного смещения, на сетку тиратрона подается от измерительного звукового генератора пульсирующее напряжение с частотой, которая была установлена как резонансная для данного испытываемого образца. Подача этого пульсирующего напряжения на запирающую сетку тиратрона обеспечиваег

его зажигания постоянно в одной и той же фазе колебаний.

Электрические импульсы, вырабатываемые расомотренным рела ксационпым генератором с частотой повторения 50 импулвсов в сек., подаются через конденсатор С 4 и два полущроводниковых диода на спусковую триггерную схему, собранную на комбинированной лампе Jl>. триггер на каждые два сигнала релаксационного генератора вырабатывает один прямоугольный импульс, по продолжительности равный периоду между двумя пришедшими сигналами. Далее прямоугольные им¹ 119003 пульсы проходят через катодный повтс р итель, собранныи на правои половине лампы Л, после которого средний потенциал импульсов снижается за счет накладывания постоянной отрицательной составляющей от выпрямителя через делитель напряжения R20 и R21. Затем импульсы нормализуются на диодном ограничителе, собранном на второй половине лампы Л7. прямоугольные отрицательные импульсы напряжения поступают на сетку лампы Л;, (предварительный каскад усилителя мошнC ности) и запирают последнюю, прекращая тем самым подачу колебанн i на выходные клеммы. Эти импульсы имеют заданную продолжительность. При частоте повторения, равной 25 импульсам в сек., их продолжительность составляет 0,02 сек.; начало каждого импульса точно синхронизировано с определенной фазой колебаний измерительного звукового генератора.

С сетки левого триода триггера Лц через конденсатор С1;, на выход синхронизации ждущей развертки осциллографа выдаются острые положительные импульсы. Эти импульсы направляются на внешний загуок осциллографа и обеспечивают запуск ждущей развертки луча в момент посылочки запирающего импульса íà выход ной усилитель.

Лампа Л4 представляет собой катодный повторитель, разделяющий измерительный звуковой генератор и усилитель мощности. Этот катодный повторитель обеспечивает полное прекращение подачи электрических колебаний на выход прибора при поступлении отрицательного импульса на сетку лампы Лз.

Возбудитель 2 колебаний представляет собой обычный динамический громкоговоритель, укрепленный на стенде с перемещающимися опорам и для установки образцов.

Пьезоэлектрический приемник 5 (фиг. 2) состоит из чувствительного элемента в виде пластинки сегнетовой соли 8 с сейсмической массой

9, закрепленной консольно на основании из органического стекла 10.

Датчик задемпфирован с помощью войлочных прокладок 11. Тщательным демпфированием чувствительного элемента датчика достигается то, что он работает по существу как периодический. Это особенно необходимо п ри исследовании коэффициента поглощения по способу свободных затухающих колебаний, Для п ре дохранения от механичес|ких повреждений весь пр иемник помещен в металлический кожух 12. В процессе испытаний основание приемника присоединяется к той поверхности колеблющегося элемента, которая, расположена перпендикулярно к плоскости изгибных колебаний.

Предмет изобретения

Устройство для определения модуля упругости и коэффициента поглощения свободных колебаний в испытуемых образцах, например в бетонных, или в элементах конструкций, включающее в себя электродинамический вибратор, генератор звуковой частоты с усилителем мощности, катодный осциллограф со ждущей разверткой, контрольный датчик. закрепляемый на исследуемом элементе и включенный на вход указанного осциллографа, отл и чающее с я тем, что, с целью обеспечения постоянной начальной амплитуды свободных затухающих колебаний, в нем применен импульсный гене рато р с триггерйой спусковой схемой и катодным повторителем, синхронизирующий запуск ждущей развертки осциллографа с моментом прекращения питания вибрато!ра.

М 119003

Комитет но делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Р. А. Гальцева Гр. !72

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.! (нформацнонно-издательский отдел. объев! 0.5 ! к л Зак. 9837

Подп. к печ. !4.Х!-59 г

Тираж 630 Цена 75 коп.