Ультразвуковой прибор для контроля прочности иделий из бетона

Так как внутреннее сопротивление открытого тиратрона мало, амплитуда выходного импульса, приложенного к излучателю, достигает значения напряжения питания.
Под воздействием электрического импульса в излучателе возбуждаются упругие механические колебания с частотой собственного резонанса излучателя (порядка ЮОкгц).
Колебания излучателя передаются исследуемому образцу, вдоль которого ультразвуковой импульс распространяется до места установки приемного вибратора В2. Под   действием    механических   колебаний    вследствие пьезоэлектрического- эффекта на приемном вибраторе возникает электрический сигнал, частота которого равна частоте излучаемого ультразвукового импульса. Принятый сигнал поступает на усилитель. Первый каскад усилителя собран на лампе Л* типа 6Ж5П. Нагрузкой каскада служит сопротивление ^16. Напряжение анодного питания поступает через развязывающий фильтр RnCio- Питание анодных цепей и цепей экранирующих сеток осуществляется от источника -(-250 в. Усиленный сигнал через конденсатор Си передается на следующие каскады усилителя, которые собраны по схеме, аналогичной схеме первого. Общий коэффициент усиления составляет около 1,5* 105.
Вследствие большого коэффициента усиления монтажная схема усилителя должна быть тщательно продумана, сигнальные цепи экранированы, монтаж следует выполнять аккуратно, обратив особое внимание на качество цепей, соединенных с корпусом прибора.
Выходной сигнал усилителя через конденсатор С21 поступает на детектор, содержащий диод Дз типа Д2Ж и сопротивление нагрузки R32 (см. схему совпадений рис. 4,6).
Сигнал с нагрузки детектора поступает на вход схемы совпадений, собранной на лампе Лч типа 6ЖЮП, отличающейся повышенной крутизной по антидинатрон-ной сетке.
• На управляющую сетку лампы Л? попадает сигнал с выхода усилителя, а на антидинатронную — с выхода каскада задержки времени. При отсутствии сигналов на обеих сетках лампа заперта по каждой из сеток отрицательными потенциалами, поступающими с потенциометров /?34, Ras-
Уровень отрицательного смещения выбирают таким, чтобы при наличии отпирающего сигнала на одной из сеток лампа оставалась запертой по другой сетке. На сопротивлении анодной нагрузки каскада совпадений Ras сигнал совпадения появляется только в момент одновременной подачи положительных импульсов на обе сетки.
Сигнал совпадения через конденсатор Сгз передается на вход расширяющего устройства, которое содержит усилитель сигналов совпадения, пиковый детектор и каскад индикации совпадений.
Усилитель сигналов совпадения построен по реостат-* ной схеме и содержит одну половину триода Л% типа 6Н1П.
Выходной сигнал усилителя поступает на катодный повторитель, собранный на половине триода Лэ типа 6Н1П.
С сопротивления нагрузки катодного повторителя У?42 положительный импульс через конденсатор Сгэ поступает на пиковый детектор, выполненный на диоде Дв типа ДЮЗ. Кремниевый диод применен здесь по соображениям высокого обратного сопротивления, весьма существенного для работы пикового детектора.
Конденсатор С-а заряжается за время действия выходного импульса катодного повторителя до максимального значения амплитуды импульса. В промежутках между импульсами конденсатор Сцг разряжается через сопротивление Ru и обратное сопротивление диода Дб-
Так как время разряда конденсатора С%7 намного больше времени его заряда, сигнал на выходе пикового детектора, имеет значительно большую длительность, чем входной, что облегчает его индикацию.
Каскад индикации совпадений собран на другой половине триода Лъ. В отсутствие сигналов с выхода каскада расширения лампа заперта отрицательным смещением, уровень которого регулируется с помощью потенциометра Rio- Так как лампа заперта, падение напряжения на сопротивлении нагрузки каскада Ris равно нулю.
Положительные импульсы с выхода каскада расширения отпирают лампу, ра сопротивлении нагрузки Rw образуется перепад напряжения, под воздействием ко^ торого загорается неоновая лампочка Лю, включенная параллельно сопротивлению нагрузки, что является сигналом о наличии совпадения.
Каскад задержки времени содержит один триод ламп Лэ, Лм и Лц. На вход сигнал поступает с обмотки / трансформатора Tpi задающего блокинг-генератора. Импульс запуска задержки имеет отрицательную полярность и амплитуду порядка 100 в.
Устройство задержки состоит из двух частей. Одна из них позволяет получать задержки во времени от нуля до десяти микросекунд и содержит линию задержки типа ЛЗТ-1200-1,0X10 с переключателем Я] на 11 положений. Время задержки изменяется дискретно, по одной микросекунде на каждое следующее положение переключателя. Суммарное время задержки определяется количеством звеньев линии, включенных в цепь задержки.
Другая часть позволяет регулировать время задержки от нуля до 2 000 мксек и содержит генератор задержанных импульсов фантастронного- типа с катодной связью. Генератор собран на лампе Ли типа 6Ж2П.
Плавная регулировка времени задержки производится с помощью потенциометра /?54- Переключение интервалов, внутри которых осуществляется плавная регулировка времени задержки, производится переключателем Я2. В положении / переключателя Яг включена только линия задержки.
В положениях 2, 3, 4 переключателя Яг с выхода линии задержки сигнал поступает.на запуск фантастро-иа. К задержке, создаваемой линией, добавляется время запаздывания, получаемое с фантастрона.
Времязадающей цепочкой фантастрона служат сопротивление /?5с и конденсаторы Сза, Сзз, Сз4, подключаемые поочередно между анодом и управляющей сеткой лампы Л и переключателем Яг-
Максимальное время задержки устанавливается равным соответственно 100, 1 000 и 2 000 мксек.
Запускающим диодом служит половина лампы Лд, через которую импульсы запуска поступают на управляющую сетку лампы Ли. Задержанный импульс снимается с сопротивления Rw и через конденсатор С35 поступает на вход усилителя задержанных импульсов, собранного на триоде Ли типа 6Н1П.
Усиленный сигнал снимается с сопротивлений анодной нагрузки каскада Яез и через переключатель Яг6 передается на сетку выходного каскада генератора задержанных импульсов, собранного на лампе Ли. Задержанный сигнал через конденсатор Сзэ поступает, на вход схемы совпадений.
Питание прибора осуществляется от блока питания, обеспечивающего напряжения +600 в, +250 в, +250 в стабилизованного и переменное напряжение 6,3 в.
Силовой трансформатор блока питания Тр2 (рис. 4, в) намотан на сердечнике из стандартных пластин Ш-32, толщина набора 50 мм.
Сетевая обмотка / имеет 740 витков провода марки ПЭВ-1, 0,51 с отводами от 370-го и 430-го витков для подключения к сети переменного тока с напряжением ПО, 127, 220 е.
- Обмотка Л повышающая, состоит из 920+920 витков провода ПЭВ-1 0,27. Обмотка III накальная, содержит 24 витка провода ПЭВ-1 1,5. В цепи первичной обмотки включены предохранитель Пр и выключатель Вк\. Параллельно обмотке III включена лампочка Ли, сигнализирующая о включении прибора.
Выпрямитель напряжения +600 в собран на германиевых диодах Дг—Д\2 типа Д7Ж, включенных последовательно. Фильтром выпрямленного напряжения служит конденсатор С4о-. Параллельно выпрямительным диодам включены сопротивления RB$—#73. служащие для выравнивания обратных напряжений, приложенных к диодам.
Выпрямитель напряжения +250 в выполнен на диодах Дп—Д\ь типа Д7Ж- Фильтрация выпрямленного напряжения осуществляется с помощью фильтра Сц, Rn, С42. Стабилизированное напряжение +250 в для питания фантастронной схемы снимается с двух включенных последовательно стабилитронов Л13 и Ли типа СГ2П и СГЗП. На сопротивлении R™ гасится избыток выпрямленного напряжения.
Выпрямитель напряжения— 150 в собран на диодах Д\б—Д\ъ- На выходе выпрямителя получается выпрямленное напряжение порядка 310 в. Стабилизированное напряжение— 150 в снимается со стабилитрона Л^типа СГЗП. Избыток выпрямленного напряжения гасится на сопротивлении R^g.
На передней панели прибора установлены тумблер включения питания, переключатель диапазонов, ручка точной настройки (1—10 мксек) и ручка настройки со шкалой времени (10—2 000 мксек).
Здесь же на передней панели имеются два гнезда («Вход» и «Выход») для включения преобразователей, лампа, сигнализирующая о включении сети, и лампа контроля совпадений. Шнур питания, переключатель напряжения и предохранитель находятся с задней стороны прибора.                                           ,',ih"'
Измерение времени прохождения ультразвукового импульса через образец производится следующим образом.
В гнезда «Вход» и «Выход» вставляются вилки кабелей от пьезокерамических преобразователей. После включения прибора следует дать ему прогреться в течение 10 мин. Далее производится контрольный замер с помощью эталона (эбонитовый стержень диаметром 40 мм и длиной 15,7 см).
Щупы прикладываются к торцам стержня. Переключатель диапазонов П% ставят в положение 2 или 3 и вращением ручки «Отсчет времени» добиваются зажигания контрольной лампочки. Это должно соответствовать указателю шкалы прибора 100 мксек.
Если прибор дает верный контрольный отсчет, можно приступать к измерениям. Для этого щупы прикладывают друг против друга к граням исследуемого объекта. Желательно, чтобы оси щупов совпадали.
Для того чтобы потеря ультразвуковой энергии была минимальной, щупы должны быть плотно, прижаты к гладкой поверхности изделия. Обычно для лучшего акустического контакта поверхность щупов смазывают тонким слоем вазелина.
После установки щупов переключатель диапазонов ставят в соответствующее положение и вращением ручки «Отсчет времени» добиваются зажигания лампочки «Контроль». При этом показания читаются прямо по шкале.
При измерении изделий малой длины для получения большей точности можно пользоваться дискретной добавкой времени задержки (от регулируемой линии задержки) ручки «Точная настройка». При этом вначале обычным путем измеряют время (ручка точной настройки Находится в положении 5 или 6). Затем вращают ручку «Точная настройка» до тех пор, пока не погаснет лампочка «Контроль». Ручка «Отсчета времени» при этом фиксируется.
Такой метод удобен, если прибор нужно" использовать в системе автоматики и фиксировать отклонение относительно заданного параметра.
Такой метод также удобно использовать при контроле за нарастанием прочности бетона. Задается какая-то скорость, соответствующая определенной прочности, щупы устанавливаются на изделие^ проходящее обработку, и момент, когда загорится контрольная лампочка, будет соответствовать окончанию процесса твердения.
Учитывая простоту при измерениях и сравнительно несложную схему, прибор может быть легко изготовлен в любительских условиях и использован в различных отраслях народного хозяйства.