Ультразвуковой метод.Метод основан на зависимости ультразвуковых колебаний от свойства и состава среды, в которой распространяется ультразвук [2]. Влагомеры этого типа появились в последние годы; в них используется зависимость скорости распространения ультразвуковых колебаний от влагосодержания исследуемого материала. Приборы на принципе поглощения ультразвука имеют значительные дополнительные погрешности, связанные с изменением параметров генераторов, усилителей, излучателей и приемников ультразвука, а также различных параметров контролируемого объекта. Хотя эти погрешности можно уменьшить, применяя двухканальные схемы. Приборы, построенные на принципе измерения скорости наиболее точны.
1.2 Анализ конструкций существующих влагомеров
Основным видом приборов для измерения влажности, производимых в СНГ, считаются приборы, основанные на диэлькометрическом методе измерений [1].
Так, например, влагомер МГ-4 российского СКБ «Стройприбор» имеет ряд положительных свойств. Такие, как возможность измерения не только влажности бетона, но и древесины, причем возможна настройка прибора под разные виды бетона и сорта дерева. Но в то же время прибор обладает достаточно узким диапазоном измерения (1-45%) и достаточно большой погрешностью (2%). Кроме того, стоимость его колеблется в пределах 190-210 у.е.
Существует также прибор НМ44 производства России, по основным характеристикам отличающийся от МГ-4 диапазоном измерений от 0 до 100%. Кроме того, он может измерять температуру материала. Но, как известно из практических примеров, совмещение нескольких принципов в приборе приводит к ухудшению качеств каждого из них. В этом приборе погрешность и цена несколько увеличились.
Более совершенную разработку представила на рынке петербургская фирма «Глобал Эдж». Универсальный измеритель влажности РМ1 имеет расширенный до 100% диапазон измерения влажности, меньшую погрешность и в два раза меньшую массу. Но, при этом цена на данную продукцию осталась в районе 200 у.е.
Основной задачей при разработке приборов данного класса является уменьшение погрешности и расширения диапазона измерений. Также существенным вопросом является уменьшение стоимости изделия в целях создания доступности его большему кругу потребителей.
При решении поставленных задач наиболее приемлемым видится применение диэлькометрического метода, который не требует разрушения целостности строительного материала. Приборы данного вида имеют малую контактную площадь поверхности. Характеристики этого метода хотя и хуже чем у СВЧ-метода, но вполне достаточны для измерения относительной влажности бетона. Приборы, основанные на данном методе, имеют достаточно компактные размеры, легко могут применяться на строительных участках, не требуют дополнительных защитных средств. В качестве датчика можно применить пластину с несколькими коаксиально расположенными кольцами. Данный измерительный преобразователь помещается в одно из плеч транзисторного мультивибратора; В другое его плечо подсоединен эталонный конденсатор. Выходы мультивибратора подсоединены к двум обмоткам. Они реализуют вычитание сигналов, поступающих с соответствующих плеч мультивибратора. Рассогласование сигналов возникает при изменении емкости датчика.
Анализ методов и устройств для измерения влажности бетонных покрытий позволил бы выбрать для решения поставленной задачи диэлектрический метод, как наиболее оптимальный, но в своем курсовом проекте я отдам предпочтение ультразвуковому методу измерений.
2 РАЗРАБОТКА ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕБРАЗОВАТЕЛЯ
2.1 Выбор метода измерения бетонных покрытий
В качестве метода
измерения влажности бетонных покрытий был выбран – ультразвуковой метод, т.к. ультразвуковые влагомеры имеют ряд достоинств. Простота и
надежность конструкции, их универсальность, возможность использования
практически в любых средах, большой динамический диапазон чувствительности,
хорошее соотношение сигнал/помеха, простая схемотехника. Чувствительность
ультразвуковых влагомеров зависит от отношения 
(с – скорость
распространения ультразвуковых колебаний в измеряемом веществе). Чем
больше это отношение, тем больше чувствительность прибора и тем меньше
погрешности измерений..
Простое конструктивное исполнение, достаточно простая электрическая схема, высокая точность (0,1…0,5мм), повышенная надежность и большой срок службы – причины массового применения ультразвуковых влагомеров.
Принцип работы подобных измерителей влажности основывается на фиксации изменения энергии ультразвуковой волны, проходящей через жидкость или бетон, вследствие резких различий значений акустического сопротивления этих сред. Для измерения уровня влажности в большинстве случаев используется принцип прохождения ультразвуковых колебаний между излучателем и приемником акустического датчика. В качестве преобразователей электрических колебаний высокой частоты (порядка 1МГц), распространяющиеся в контролируемой среде между излучателем и приемником, обычно используется пьезокерамика в виде круглых пластин диаметром 6…30 мм толщиной 1…2 мм с резонансной частотой от 0,5 до 2 МГц. Возбуждение и прием колебаний производится в непрерывном или импульсном режиме.
Имеются две разновидности конструктивного исполнения дискретных сигнализаторов влаги:
· излучатель и приемник являются самостоятельными датчиками и устанавливаются друг напротив друга на заданной базе контроля;
· излучатель и приемник совмещены в одной конструкции в едином корпусе (двухщуповые датчики).
В обоих случаях чувствительные головки сигнализаторов выполняются практически одинаково, но во втором случае задача конструирования сигнализатора (как конструирование в едином корпусе, так и выбор схемотехнического решения) усложняется возможностью передачи сигнала акустической помехи по металлу или другому материалу корпуса сигнализатора. Сигнал помехи, минуя рабочий зазор, распространяется от излучателя к приемнику и может вызвать ложное срабатывание устройства. Выбор той или иной конструкции акустических датчиков дискретных сигнализаторов уровня жидкости определяется рядом факторов, из которых главными являются:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.