6.1.3. Ультразвуковые приборы неразрушающего конт­роля бетона.

Измерение таких акустических характеристик, как скорость (время) распространения УЗК и степень их затухания удобно осу­ществлять при импульсном излучении УЗК (т.н. ультразвуковой ИМ­ПУЛЬСНЫЙ метод). В этом случае, в бетон излучается очень короткий во времени сигнал - буквально 1-3 колебания ультра­звуковой частоты (рис. 6.4). Во многих ультразвуковых приборах применяется т.н. "ударное" возбуждение колебаний, при котором частота излучаемых УЗ колебаний определяется параметрами самого преобразователя и практически не зависит от параметров возбуждающего сигнала. Для смены частоты колебаний достаточ­но подключить к УЗ прибору другой преобразователь.

Время паузы между моментом излучения и моментом приема УЗК является временем распространения. Такое решение позволя­ет легко отстраиваться от различных акустических помех, напри­мер, от сигналов отраженных от граней изделия, и повысить точ­ность измерения времени.

Рис. 6.4. Измерение скорости УЗК импульсным методом:

Т - время распространения УЗК

Подавляющее большинство ультразвуковых приборов реализу­ют ультразвуковой импульсный метод. Перечень таких приборов, ис­пользующихся в практике неразрушающего контроля строительных изделий, достаточно большой; он включает в себя приборы, облада­ющие различными техническими и эксплуатационными характерис­тиками: стационарные приборы с питанием от сети, с фиксацией вре­мени распространения УЗК на экране электронно-лучевой трубки -УКБ-1м, УК-10П; приборы с цифровой индикацией результатов из­мерения УК-14, УК-16П, УФ-90, УФ-91П и др.

Необходимо отметить, что, несмотря на высокие метрологи­ческие показатели - широкий диапазон и точность измерения вре­мени распространения УЗК, указанные приборы находят ограничен­ное применение, что обусловлено, в первую очередь, сложностью эксплуатации таких приборов. Поэтому одним из перспективных на­правлений в развитии техники ультразвукового контроля является разработка приборов, обеспечивающих индикацию результатов из­мерения непосредственно в единицах прочности. К таким приборам относятся УК-16П и УКБ-111 (рис. 6.5), разработанный на кафедре "Технология строительного производства" БИТУ.

Единственный орган управления прибора УКБ-111 - кнопка включения на ручке прибора. Результат измерения прочности в еди­ницах МПа выводится на трехразрядный индикатор.

6.1.3.1 Прибор укб-1м

УКБ-1 М является стационарным, с питанием от сети 220 вольт. Он обеспечивает отсчет времени распространения УЗК в диапазо­не 0-5000 мкс, с дискретностью отсчета 0,1 мкс. Прибор комплек­туется тремя парами ультразвуковых преобразователей на частоты 25, 60 и 150 кГц. Электроннолучевой индикатор позволяет наблю­дать форму принятого сигнала. Измерение времени распростране­ния УЗК в бетоне может производиться двумя методами: методом сквозного прозвучивания (рис. 6.6.а) и методом поверхностного про­дольного профилирования (рис. 6.6.б) (не путать с теневым и эхо ме­тодами дефектоскопии).

При измерениях методом сквозного прозвучивания, УЗ им­пульс распространяется продольными акустическими волнами. При продольном профилировании формируется сложный тип вол­ны содержащий как продольные, так и поперечные составляющие. Скорость УЗК при таких измерениях получается, как правило, несколько ниже, чем при сквозных, кроме этого имеет место некото­рая зависимость скорости УЗК от базы прозвучивания.

Рис. 6.5. Ультразвуковой прибор оценки прочности бетона УКБ-111

Все измерительные операции в приборе УКБ-1 производятся вручную оператором, что значительно снижает оперативность и точ­ность измерения.

Характерное изображение на индикаторе принятого сигнала по­казано на рис. 5.7.а.

Луч по экрану индикатора движется от точки 1 вправо. Движе­ние луча начинается в момент излучения импульса УЗК. Принятый ультразвуковой сигнал вызывает отклонение луча по вертикали. Точка 2 является моментом появления, так называемого, первого вступле­ния сигнала. Расстояние между точками 1 и 2 пропорционально вре­мени распространения УЗК.

Измерение времени прохождения УЗ импульса производится поворотом ручки "отсчет плавно" на панели прибора по часовой стрелке. При этом изображение на индикаторе будет смещаться влево. При совпадении точек 1 и 2, по шкале отсчета времени сни­мается показание.

Рис.6.6. Методы измерения скорости УЗК:

а - сквозной; б - поверхностный;

1 - излучающий преобразователь;

2 - приемный преобразователь;

L -база прозвучивания

Рис.6.7. Получение отсчета времени распространения УЗК

Конечно, УКБ-1 является устаревшим прибором и конструк­тивно и по эксплуатационным качествам, но надежность в работе и наличие визуализации приемного сигнала позволяют еще использо­вать его в лабораторных условиях.

Надо отметить, что даже во многих современных приборах раз­работчики вернулись к визуальному представлению сигнала, дополни­тельно к ставшему стандартным автоматическому цифровому отсче­ту времени прохождения. Правда, для того, чтобы эффективно исполь­зовать эту функцию, необходима высокая квалификация и большой опыт оператора. Поэтому для промышленного применения боль­ше подходят портативные приборы с автоматическим измерением времени распространения УЗК.