专利名称：超声波应力仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波应力仪，用于在力学领域中测量应力，属于应力检测仪器的技术领域。
目前国内现有的超声波应力仪对温度比较敏感，温漂较大，而且都借助于示波器辅助测试，在环境温度较高的现场，使用示波器非常不便，即使在实验室内，也容易使操作人员误判一个周期，形成极大的误差，尤其测量一个数据需要很长的时间，在现场应用就不便。
本实用新型的目的是要提供一种不用示波器监测，抗干扰能力较强，温度稳定性良好，检测精度高的无损伤检测仪器，精确测量超声波在紧固件内的传递时间，再配备微机，就可立即得出所要检测的结果，本应力仪携带方便，在现场便于应用。
本实用新型的目的是这样实现的，应力仪主要由振荡器、延迟电路、窄脉冲发射、换能器试样、接收放大、控制器、零电平触发器、R－S触发器、模拟扩展器、时间计数器、液晶显示电路、电源和恒温槽所组成，由于采用了半导体致冷器恒温槽，所以温度稳定性良好，加以采用液晶显示，在现场使用就很方便，既可以检测紧固件的施工应力，又可以用于板件的应力测量。
图1、超声波应力仪的原理方框图图2、超声波应力仪的恒温槽控制电路图图3(a)超声波应力仪的振荡器电路图图3(b)、延迟电路图图3(c)、控制器电路图图3(d)、窄脉冲发射电路图图4、接收放大电路图图5、零电平触发器电路图图6、R－S触发器电路图图7、模拟扩展器电路图图8、时间计数器电路图图9、液晶显示电路图图10、电源电路图图11、应力仪的工作波形图图12、应力仪外形图图13、恒温槽结构图图14、散热片示意图兹结合附图对应力仪的结构进一步详叙图1是超声波应力仪的原理方框图，其振荡器(1)置于恒温槽(14)中，其输出端与延迟电路(2)及控制器(7)的输入端相连接，其输出波形可参见图11(a)；延迟电路(2)的输出端与窄脉冲发射器(3)连接，其输出波形如图11(b)，控制器(7)的输出端Q和Q与零电平触发器的输入端A和B分别连接，其输出波形如图11(c)和(d)，而窄脉冲发射3的输出端，输出波形如图11(c)，与换能器(4)连接，换能器(4)的一端与试样(5)连接，另一端与接收放大输入端1连接，其输入波形如图(11、8)，零电平触发器(8)的输入端与接收放大(6)的输出端连接，输出端与R－S触发器(9)的输入端连接，其输出波形如图11(h)(i)，模拟扩展器(10)的输入端，工作波形如图11(g)，与R－S触发器(9)的输出端连接，其输出端工作波形如图11(i)与时间计数器(11)连接，液晶显示电路12的输入端与时间计数器(11)的输出端连接，电源(13)对上述部份供电，模拟扩展器(10)和时间计数器(11)均置于恒温槽(4)内，恒温槽的电源直接由电源(13)的交流整流滤波后供给。
图2是超声波应力仪恒温槽的电路图，其温度控制电路由电阻(19)(20)(21)和热敏电阻(178)构成比例电桥，温度变化导致热敏电阻(178)的阻值变化，从而使运算放大器(22)的输入电压也发生变化，运算放大器(18)的反相输入端与输出端连接，构成电压跟随器(26)，其＋VCC接电源(13)的＋15V’，－VCC接电源(13)的－15V’端，同相输入端与电阻(15)电容(16)的正极和稳压器17的负极连接，电阻(15)的一端接到＋15V，电容16的负极和稳压管17的正极一起接地，运算放大器18的输出端接电阻(19)(20)，电阻19的另一端接运算放大器22的同相输入端和电阻178，电阻20的另一端接运算放大器22的反相输入端和可调电阻21，电位器21的另一端也接地，运算放大器24的同相输入端接地，反相输入端接可调电阻23和电阻25，运算放大器24的输出端接电阻25和电阻178，运算放大器22的输出端接可调电阻23及运算放大器26的同相输入端，运算放大器26的输出端及其自身反相输入端连接，并且连接于单刀双掷开关27的中心触头，开关27的一端与三极管28基极连接，另一端与三极管29的基极连接，三极管28的集电极连接于小15V’，发射极接电阻30，三极管29的集电极接到－15V’，发射极接电阻31，电阻(30)(31)的另一端连接在一起，再连接于半导体致冷器32的一端，致冷器的32另一端接地，运算放大器(18)(22)(24)(26)由一块四运算放大器集成块组成。
电阻21是恒温点调节电阻，电阻23是灵敏度调节电阻，运算放大器24，电阻(23)、(25)用于调节电桥放大器增益，电阻(30)(31)是限流电阻，如果环境温度低于设定的恒温点，开关27扳向三极管28基极，运算放大器22的输出电压升高三极管28导通，半导体致冷器(32)上加上正电压对恒温槽(14)加热，当温度达到恒温点时，三极管28截止，停止加热；反之，当温度高于恒温点时，开关27拨向三极管29的基极，这时三极管29导通，致冷器32就对恒温槽吸热，到达恒温点时，就停止吸热。
图3(a)是振荡器的电路图，集成块(36)是555时基电路，集成块(36)的8脚(tVCC)和(4)脚(R esef)接＋5V，1脚(GND)接地，5脚(Cenfral)对地接一个抗干扰电容(37)，电阻(33)一端接＋5V，另一端接到集成块(36)的放电端和电阻(34)，电阻34的另一端接电容(35)和(36)的负触发端以及阀值端，电容35的另一端也接地，集成块36的(3)脚是信号输出端，接至延迟电路(2)和控制器(7)的负触发输入端，电阻(33)34和电容(35)决定振荡的周期T。
图3(b)是延迟电路图，它由单稳态电路构成，单稳态集成块(38)的正触发端和复位端接＋5V，Cekf端接电容(40)，Cekf／Rekf端接电容(40)的另一端和电阻(41)的一端，电阻41的另一端又接＋5V，输出信号从正逻辑输出Q端输出主窄脉冲发射3。电容(40)和电阻(41)决定下降沿延迟时间十，输入信号是脉冲下降沿触发，输出信号可参见附图11(b)。
图3(C)是控制器的电路图，主要由单稳态集成块39和电阻43电容42所组成，集成块(39)的正触发端A和复位端(B)接＋5V，Cekf端(Q)接电容(42)，而Cekf／Rekf端(Q)接电容(42)的另一端和可调电阻43的一端，电阻43的另一端接＋5V，单稳态集成块39的负触发端接振荡器( )的输出端，而＋VCC端(B)接＋5V，GND端(Q)接地，其Q，Q输出控制信号主零电平触发器(8)，电阻43电容42的积决定了延时控制脉冲的宽度，其Q输出正向脉宽为t2，其波形如图11(C)，Q输出正向脉宽为t3，其波形如图11(d)，T＝t2＋t3，t2－t1≥5MS。
图3(d)是窄脉冲发射电路图，它由555集成芯片45和电阻46电容47组成单稳态电路，时基电路45的4、8脚接＋5V，GND接地，控制端与脚对地接一个抗干扰的电容(44)，放电端(6)(7)脚相连后再接电阻(46)和电阻(47)，电阻46与电容(47)的积决定了输出窄脉冲的宽度；负触发输入端2脚接收此延迟电路(2)的输出信号，电阻46另一端接＋5V，电容47的另一端接地，时基电路(45)的输出端(3)脚与电阻48，加速电容49之一端连接，电阻48电容49的另一端与抗干扰电阻50和高频可控硅(52)的控制极连接，电阻50的另一端接地，可控硅52的阳极接负载电阻51，电容54，阴极接地，电阻51的另一端接＋300V，＋300V电源对地接滤波电容(53)，电容54的另一端接二极管55的负极并对地接放电电阻56，电阻57的一端接地，另一端接二极管55的阳极及插座(58)，其外壳接地，而插座的中心头与接收放大(6)的输入端相连接，时基电路(45)的3脚输出一很窄的正脉冲去触发高频可控硅52，可控硅52的阳极输出一个负向尖脉冲通过电容(54)电阻(56)二极管35至插座58进入超声波换能器4，当不接换能器(4)时，窄脉冲发射的输出波形如图11(L)，高频开关二极管(55)允许负向脉冲去触发换能器(4)。
图4是接收放大电路图。电阻(59)与电感(60)二极管(61)(62)相连接以后再接地，电阻59和二极管(61)(62)起着限幅的作用，电感(60)和电容(63)构成高通滤波器，电容(63)的另一端与电阻(64)相接后再接到视频放大器(69)的十极偏置电阻(64)的另一端接地；电阻(65)(67)相连接后接到视频放大器的一极，电阻(65)与电容(66)连接后接地，电阻(67)的另一端接到视频放大器(69)的输出端，电阻(67)(65)和电容(66)决定了第一级放大的交流放大倍数，负反馈电容(68)连接于视频放大器(69)的，放大器(69)由±5V供电，电容(70)(75)电感(71)构成高通滤波器，放大器(69)的输出端又接到电容(70)，电容(70)与限幅二极管(72)(73)又接到电感(71)的另一端以后再接地，而电容(70)和二极管(72)(73)和电感(71)相接的一端又连接于电容(74)再接于视频放大器(79)的1脚，视频放大器(79)的＋VCC对地接滤波电容(80)，电阻(76)和(75)相接又与电阻(77)连接，连接于电阻(78)和视频放大器(79)的3脚，电阻(76)的另一端接V8＝15V，电阻(79)的另一端又接于放大器(79)的2脚，电阻(77)(76)(75)决定放大器(79)的2脚的AGC电压，也就是决定了这一级放大增益，放大器(79)的4脚和8脚都接地，3脚对地接一个偏置电阻(78)，放大器(79)的6脚7脚一同接于V＋＝15V，5脚(输出端)对＋15V接一个负载电阻(81)和电容(82)，输出信号通过电容(82)输出到零电平触发器(8)。
图5是零电平触发器的电路图，主要由电阻(84)(85)和运算放大器(87)，与非门(89)构成一个选通施密特触发器，同样电阻(83)(86)和运算放大器88与非门(90)也构成另一个触发器，电阻(83)(84)的一端连接后，其接点与接收放大(6)的输出端相连接，电阻84的另一端与运算放大器87的反相输入端及电阻(85)连接，电阻85的另一端同“与非门”(89)的输出端连接，并与B－S触发器(9)的正逻辑触发输入端连接，触发器87的同相输入端接地，输出端接“与非门”(89)的一个输入端，与非门(89)的另一个输入端(A)连接控制器(7)的正逻辑输出Q。电阻83的另一端连接于运算放大器88的反相输入器端和电阻(86)的一端，电阻86另一端接“与非门”90的输出端及R－S触发器(9)的负逻辑输入端，放大器88的同相输入端接地，输出端接“与非门”90的一个输入端，“与非门”90的另一个输入端接到控制器(7)的负逻辑输出区，电阻(84、85)或(83、86)决定了两个施密特触发器的阀值电压，放大以后的信号从电阻(83)(84)输入，A端控制信号接收控制器(7)的Q端输出的脉冲，与非门只选通发射脉冲信号，B制端接收控制器(7)的Q输出信号；与非门90只选通回波信号，发射信号和回波信号，分离以后的脉冲送入R－S触发器(9)，其波形见图11(h)(i)。
图6是R－S触发器的电路图，与非门(91)的一个输入端接收从零电平触发器(8)采的发射信号，而另一个输入端和“与非门”(92)的输出端连接，与非门(91)的输出端Q接模拟扩展器(10)的Q端，“与非门”(91)的一个输入端接收从零电平触发器(8)来的回波信号，另一个输入端与与非门(91)的输出端连接，与非门(92)的输出端Q与模拟扩展器(10)的Q端连接，R－S触发器的两个输入信号端均为脉冲下降沿触发。
图7是模拟扩展器的电路图。输出端集电极开路的或非门(93)(94)的两个输入端连接于R－S触发器(9)的负逻辑输出Q，或非门(93)的输出端与二极管97的正极相接，电容(99)的一端与电阻95的一端连接，电阻(95)的另一端接于＋5V，三极管(101)接二极管(97)的负极及电容(99)的另一端，三极管(101)的发射极接地，集电极接于电阻(103)的一端，该电阻的另一端接于二极管(105)的负极和三极管(110)的基极，电阻(106)一端接于二极管(105)的正极，另一端接＋15V，电阻(109)一端也接＋15V，另一端接三极管 (110)的发射极；电容(113)的一端接地，而另一端接于三极管(110)的集电极，三极管(111)的集电极及电压比C较器(114)的反相输入端，或非门(94)的一个输入端接R－S触发器的正逻辑输出端Q，另一端接电压比较器(114)的输出端，或非门(94)输出端接电容(98)一端和二极管(100)的正极，并对＋5V接一电阻(96)，三极管(102)的基极接地，发射极接二极管(100)的负极，电容(98)的另一端，三极管(102)的集电极接于电阻(104)的一端，电阻(104)的另一端接二极管(107)正极，三极管(111)的基极，电阻(108)一端接二极管(107)的负极，另一端接－15V，电阻(112)一端接三极管(111)的发射极，另一端接－15V，电阻(115)一端接地，另一端接电压比较器114的同相输入端和电阻(116)的一端，电阻(116)另一端又接于比较器(114)的输出端，电压比较器(114)的GND端接，采用＋10V，－5V电源供电，输出端接至时间计数器(11)的输入端。或非门(93、94)加负载电阻(95、96)供给三极管(101、102)足够的驱动电流，或非门(93)构成反相器，输入端Q接收从R－S触发器Q端输出的信号，电容(98、99)和二极管(97、100)起抗干扰的作用；或非门(94)的一个输入端S接收从R－S触发器(9)的Q端输出信号，另一个输入端接收从电压比较器114输出端来的信号，两者或非以后，决定三极管(102)的通断。二极管(105、107)作温度补偿用，三极管(110、111)是充放电电流源，电阻(109)决定三极管(110)的充电电流电阻(112)决定三极管(111)放电电流，电阻(112)与电阻(109)的比值决定脉冲宽度的扩展倍数n。电容(113)是积分电容，电压比较器(114)与外围元件组成了施密特触发器，电阻(116)与电阻(115)的比值决定了电压比较器(114)的阀值电压，在Q端出现正脉冲时，Q端出现对应的负脉冲，或非门(93)的输出为H，或非门(94)输出为L，三极管(101)和(110)都导通，而三极管(102)(110)都截止，电源通过电阻(109)(110)以电流I对电容113充电，充电到比较器(114)的翻转电压时，比较器(114)的输出变成L，或非门 输出仍为L，三极管(102)和(111)仍旧截止。在Q端正脉冲过去以后，或非门(93)输出L，三极管(101)(110)都截止，停止充电，但或非门94是L＋L输出H，三极管(102、111)导通，电源通过电阻(112)，三极管(111)又以I／n的电流放电，直到比较器(114)翻转，输出变成H，此时或非门(94)为L＋H输出L，三极管(102)(111)都截止，停止放电，这样，时间比原来扩展了几倍，扩展后的输出波形可参见附图11(i)，它从电压比较器(114)的输出端输出至时间计数器的输入端。
图8是时间计数器电路图，其主要集成块(119)是大规模集成线路7226B，其输入脚2接“异或非”门(117)的输出端，而它的输入端接地，另一个输入端与异或非门(118)的一个输入端短接后连接模扩展器(10)的输出端，异或非门(118)的另一个输入端接＋5V，而输出端接集成块(119)的另一个输入脚(40)，集成块(119)的25、34、37脚接＋5V，＋5V对地接滤波电容(124)(125)，集成块(119)的35和36脚间并接电阻(123)和晶振(122)，集成块(119)的36脚与＋5V间接电容(120)，集成块(119)的35脚与＋5V之间接电容(121)，集成块(119)的1脚对地接有抗干扰用的电容(126)，集成块(119)的12脚接地，19脚对地接有电容(137)和无锁常开关(136)，其功能输入的4脚与13脚(D4输出)之间接有一电阻(127)，闸门时间输入(21)脚与11脚(D3输出)之间连接电阻179，其BCD码(8421码)输出端(7脚、6脚、17脚、18脚)与液晶显示电路12的BCD码输入端之间接有对应的积分电阻(129、128、132、133)和对地接积分电阻(131、130、134、135)。元件(138、139、142、143)均是二输入端“与非门”与非门(139)的一个输入端接集成块(119)的D2输出，另一个输入端与集成块(139)的一个输入端短接后连接于集成块(119)的D。输出，与非门(139)的另一个输入端接集成块(119)的D1输出，与非门(138)的输出连接液晶显示电路(12)的DS1输入端，与非门(139)的输出连接液晶显示电路(12)的DS2的输入端，与非门(142)的一个输入端与集成块(119)的D6输出相接，另一个输入端又与“与非门”(43)的一个输入端连接，并与集成块(119)的D4输出端连接，与非门(143)的另一个输出端又与集成块(119)的D5输出端连接，与非门(142)的输出端又与液晶显示电路(12)的DS3连接，与非门(143)的输出又与液晶显示电路(12)的DS4端连接；与门电路 (140)(141)均有4个输入端，与门(140)的4个输入端分别与集成块(119)的D0、D1、D2和D3输出端相连接，与门(141)的4个输入端也分别与集成块(119)的输出端D4、D5、D6、D7相接，与门(140)的输出与CS1和CS2相连接，与门(141)的输出和CS3和CS4相接。
异或非门(117)构成反相器，异或非门(118)构成同相器，各有一输入端互相连接并接收从模拟扩展器(10)输出的负脉冲信号。
图9是液晶显示电路图，集成块(144)(145)是4位LCD译码显示驱动专用集成块，其中集成块144是高4位译码显示驱动，而集成块(145)是低4位译码显示驱动，集成块(145)的36脚与＋5V间接一个振荡电容(146)，而35脚(GND)接地，集成块(144)的35(GND)脚和36(OSC)脚接地，集成块(144)和(145)的I脚都接＋5V，集成块(144)和(145)的输入端(B8、B4、B2、B1)都与时间计数器(11)的B8、B4、B2、B1一一对应连接集成块(144)的输入端CS3、CS4、DS3、DS4与时间计数器(11)的对应的输出端一一对应连接，而集成块(145)的CS1、CS2、DS1、DS2的输入端与时间计数器(11)的对应的输出端也一一对应地连接。LCD显示屏(147)的管脚与集成块(144)和(145)的输出段码管脚背电极管脚也一一对应地连接，测量的超声波回波时间以数字在LCD显示屏上显示出来。
图10是电源电路图，220伏50HZ的交流电经变压器(148)降压，输出两组次级电压，其中一组次级电压经二极管(149)和(151)，电容(150)(152)滤波，输出±15V电源供给恒温槽电路恒温使用，而另一组次级电压经全桥的整流，电容(154)(155)滤波，输出＋12V电压，当开关(156)闭合时，＋12V电压经限流电阻供给开关功率集成块(162)，集成块(162)的输出端与＋12V电源间接开关变压器(163)的初级，集成块(162)的1脚和4脚接有振荡电阻，集成块(162)的1脚对地接有振荡电容(160)，开关变压器(163)的2组次级经整流滤波以后输出＋300V、±15V电压，集成块(169)稳压后得到－5V电压，集成块(174)稳压输出＋10V电压，集成块(176)稳压输出＋5V电压；电路中二极管是(164)(166)(171)滤波电容依次是(165)(167)(168)(170)(172)(173)(175)和(177)。从＋300V输出端接一个反馈回路到集成块(162)的2脚，电阻(157)与可调电阻(158)在集成块(162)2脚的分压比决定了开关变压器的输出电压，调正电阻(158)使＋300V电压与设计相吻合，当电压大于＋300V时，集成块(162)的2脚导通，促使振荡停止，输出电压下降，当电压小于＋300V时，振荡导通时间加长，而输出电压升高，如此可以自动稳压输出。
图11是应力仪工作波形图，各波形已在前图中阐述。
图12是应力仪的外形示意图，机壳上部和侧面均有散热孔(178)，在机壳前部的面板上，左角有液晶显示屏(147)与图9中LCD显示屏对应，面板(179)的右下部依次装有表示恒温的开关(27)复原的开关(136)，电源开关(156)，至于第4个按钮表示增益，相当于图4中的可调电阻(76)，表示触发的按钮，相当于图3(C)中的可调电阻(43)表示发射的按钮，相当于图3(d)中的插座(58)。
图13、恒温槽的结构图，在截面为 字形的聚丙烯内胆(180)内用尼龙螺丝(181)固定一层铝层(182)，散热片(183)也用尼龙螺丝(184)固定在聚丙烯内胆(180)上面，铝层(182)与电路板(185)连接；储冷器(186)用尼龙螺丝(187)固定在铝层(182)上面，在散热片(183)和储冷器(186)之间装有半导体致冷器(186)和隔热材料(189)，聚丙烯内胆(180)和聚丙烯盖板( )都用尼龙螺丝连接。
图14是散热片的示意图，散热片组装在底板上面，底板有孔用于固定尼龙螺丝。
与现有技术相比，本超声波应力仪具有下列优点1、可以不使用示波器进行检测，精度高。
2、便于携带，适用于现场。
3、采用恒温槽等结构，温度稳定性良好。
4、抗干扰能力较强。
权利要求1.一种超声波应力仪，其特征在于该应力仪由振荡器(1)、延迟电路(2)、窄脉冲发射(3)、换能器(4)、试样(5)、接收放大(6)、控制器(7)、零电平触发器(8)、R-S触发器(9)、模拟扩展器(10)、时间计数器(11)、液晶显示电路(12)、电源(13)、恒温槽(14)组成。
2.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于振荡器(1)置于恒温槽(14)中，其输出端与延迟电路(2)及控制器(7)的输入端连接；窄脉冲发射(3)的输入端与延迟电路(2)的输出端连接，其输出端与换能器(4)连接；换能器(4)的一端与试样(5)连接，另一端与接收放大(6)连接；零电平触发器(8)的输入端与接收放大(6)的输出端连接；其控制端与控制器(7)的输出端连接，输出端(5)R－S触发器(9)的输入端连接；模拟扩展器(10)的输入端与R－S触发器(9)的输出端连接，其输出端与时间计数(11)的输入端连接，液晶显示电路(12)的输入端与时间计数器(11)的输出端连接。电源(13)对上述1－12及14供电；模拟扩展器(10)和时间计数器(11)均置于恒温槽(14)中，恒温槽用电源直接由交流整流滤波后供给。
3.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于恒温槽(14)其温度控制电路由电阻(19)、(20)、(21)、热敏电阻(178)构成比例电桥。运算放大器(18)的反相输入端与输出端连接，构成电压跟随器，其＋VCC接电源(13)的＋15V，－VCC接电源(13)的－15V端，同相输入端与电阻(15)、电容(16)的正极及稳压管(17)的负极相连接，电阻(15)的另一端接＋15V，电容(16)的负极和稳压管(17)的正极一起接地。运算放大器(18)的输出端接电阻(19)、(20)，电阻(19)的另一端接运算放大器(22)的同相输入端和电阻(178)，电阻(20)的另一端接运算放大器(22)的反相输入端和可调电阻(21)，电位器(21)的另一端接地，运算放大器(24)的同相输入端接地，反相输入端接可调电阻(23)和电阻(25)，运算放大器(24)的输出端接电阻(25)和电阻(178)，运算放大器(22)的输出端接可调电阻(23)及运算放大器(26)的同相输入端，运算放大器(26)的输出端与其自身反相输入端连接，并且接单刀双掷开关(27)的中心触头，双掷开关(27)的一端与三极管(28)的基极连接，另一端与三极管(29)的基极连接；三极管(28)的集电极接＋15V’，发射极接电阻(30)，三极管(29)的集电极接－15V’，发射极接电阻(31)，电阻(30)、(31)的另一端连在一起接半导体致冷器(32)的一端。半导体致冷器(32)的另一端接地。运算放大器(18)、(22)、(24)、(26)由一块四运算放大器集成块组成。
4.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于振荡器(1)是由时基集成电路(36)加阻容元件构成，集成电路(36)的(4)、(8)脚接＋5V，电阻(33)的一端接＋5V，另一端接(36)的放电端和电阻(34)，电阻(34)的另一端接电容(35)和(36)的负触发端及阀值端。电容(35)的另一端接地。集成电路(36)的1脚接地，5脚对地接一个抗干扰电容。(36)的3脚是信号输出端接至延迟电路(2)和控制器(7)的负触发输入端。
5.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于延迟电路(2)，它由单稳态电路构成，单稳态集成块(38)的正触发端和复位端接＋5V，Cekf端接电容(40)，Cekf／Rekf端接电容(40)的另一端和电阻(41)的一端，电阻(41)的另一端接＋5V。输出信号从正逻辑输出Q端输出至窄脉冲发射3。
6.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于控制器(7)由单稳态集成块(39)的正触发端及复位端接＋5V，Cekf端接电容(42)，Cekf／Rekf接电容(42)的另一端及可调电阻(43)的一端，可调电阻(43)的另一端接＋5V，单稳态集成块(39)的负触发端接振荡器的输出端，单稳态集成块(39)的tVCC端接＋5V，GND端接地，其Q、Q输出控制信号至零电平触发器(8)。
7.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于窄脉冲发射3，其时基电路(45)的4、8脚接＋5V，CND接地，控制端5脚对地接一只抗干扰电容(44)，放电端6、7脚相连后接电阻(46)、电容(47)，负触发端(2)脚接收从延迟电路(2)输出信号，电阻(46)的另一端接＋5V，电容(47)的另一端接地。时基电路(45)的输出端3脚与电阻(48)、电容(49)的一端连接，电阻(48)、电容(49)的另一端与电阻(50)及高频可控硅(52)的控制极连接，电阻(50)的另一端接地，高频可控硅(52)的阳极接电阻(51)，电容(54)阳极接地，电阻(51)的另一端接＋300V，＋300V电源对地接滤波电容(53)，电容(54)的另一端接二极管(55)的负极并对地接放电阻(56)，电阻(57)的一端接地，另一端接二极管(55)的阳极及插座(58)，(58)的中心头与接收放大(6)的输入端连接，(58)的外壳接地。
8.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于零电平触发器(8)，其电阻(83)、(84)的一端连接后其结点与接收放大(6)的输出端连接，电阻(84)的另一端与运算放大器(87)的反相输入端及电阻(55)连接，电阻(85)的另一端同“与非门”(89)的输出端连接，并与R－S触发器(9)的正逻辑触发输入端连接；运算放大器(87)的同相输入端接地，输出端接“与非”门(89)的一个输入端，与非门(89)的另一个输入端A连控制器(7)的正逻辑输出Q。而电阻(83)的另一端接运算放大器(88)的反相输入端和电阻(86)的一端，电阻(86)的另一端接“与非”门(90)的输出端及R－S触发器(9)的负逻辑输入端，运算放大器(88)的同相输入端接地，输出端接“与非”门(90)的一个输入端，“与非”门(90)的另一个输入端接控制器(7)的负逻辑输出Q。
9.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于模拟扩展器(10)“或”非门(93)的两个输入端连接R－S触发器(9)的负逻辑输出Q，或非门(93)的输出端与二极管(87)的正极，电容(99)的一端，电阻(95)的一端连接，电阻(95)的另一端接＋5V，三极管(101)接二极管(97)的负极及电容(99)的另一端，三极管(101)的发射极接地，集电极接电阻(103)的一端，电阻(103)的另一端接二极管(105)的负极和三极管(110)的基极；电阻(106)一端接二极管(105)的正极，一端接＋15V，电阻(109)一端接＋15V，另一端接三极管(110)的发射极；电容(113)的一端接地，另一端接三极管(110)，(111)的集电极及电压比较器(114)的反相输入端。“或非”门(94)的一个输入端接R－S触发器的正逻辑输出端Q，另一输入端接电压比较器(114)的输出端，(94)的输出端接电容(98)的一端及二极管(100)的正极，并对＋5V接一电阻(96)，三极管(102)的基极接地，发射极接二极管(100)的负极，电容(98)的另一端，三极管(102)的集电极接电阻(104)的一端，电阻(104)的另一端接二极管(107)的正极，三极管(111)的基极；电阻(108)一端接二极管(107)的负极，另一端接－15V，电阻(112)一端接三极管(111)的发射极，另一端接－15V；电阻(115)的一端接地，另一端接电压比较器(114)的同相输入端和电阻(116)的一端，电阻(116)的另一端接(114)的输出端，电压比较器的GND端接，采用＋10V，－5V电源供电，输出端接至时间计数器(11)的输入端。
10.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于时间计数器(11)，其主要集成块(119)是大规模集成线路7226B，其输入脚2接“异或非”门(117)的输出端，或非门(117)的一个输入端接地，另一个输入端与“异或非”门(118)的一个输入端短接后连接模扩展器(10)的输出端；或非门(118)的另一个输入端接＋5V，或非门(118)的输出端接集成块(119)的另一输入脚(40)；集成块(119)的(25)、(34)、(37)脚接＋5V，＋5V对地接滤波电容(124)和(125)；集成块(119)的35和36脚间并接电阻(123)及晶振(122)，集成块(119)的36脚与＋5V间接电容(120)，集成块(119)的35脚与＋5V间接电容(121)。集成块(119)的1脚对地接有抗干扰用电容(126)，集成块(119)的12脚接地，19脚对地接有电容(137)和无锁常开关(136)，其功能输入4脚与13脚(D4输出)之间接有一电阻(127)，闸门时间输入21脚与11脚(D3输出)之间连接电阻(179)其BCD码(8421码)输出端(7脚、6脚、17脚、18脚)与液晶显示电路(12)的BCD码输入端之间接有对应的积分电阻(129)，(128)、(132)、(133)和对地接积分电阻(131)、(130)、(134)、(135)。138、139、142、143均是二输入端“与非”门。与非门(139)的一个输入端接集成块(119)的D2输出，另一输入端与(139)的一个输入端短接后连接(119)的D。输出，与非门(139)的另一个输入端接集成块(119)的D1输出，与非门(139)的输出连接液晶显示电路(12)的DS1输入端，与非门(139)输出连接(12)的DS2输入端；与非门(142)的一个输入端与集成块(119)的D6输出，另一输入端与与非门(143)的一个输入端连接并与集成块(119)的D4输连接，与非门(143)的另一个输入端与集成块(119)的D5输出连接，与非门(142)的输出端与(12)的DS3连接，与非门(143)的输出与(12)的DS4连接；“与门”电路(140)和(141)是四输入端，与门电路(140)的四个输入端分别与集成块(119)的、D0、D1、D2、D3输出连接，与门电路(141)的四个输入端分别与集成块(119)的D4、D5、D6、D7输出连接，与门电路(140)的输出连接(12)的CS1和CS2，与门电路(141)的输出与(12)的CS3和CS4连接。
专利摘要超声波应力仪是一种测量应力的仪器，以声弹效应原理为基础通过测定超声波在构件中的传播时间可算出构件的应力，主要由振荡器延迟电器，窄脉冲发射、换能器、接收放大控制器、零电平触发器、R-S触发器、模拟扩展器时间计算器、液晶显示电路、电源及恒温槽组成，本仪器抗干扰能力强，温度影响小，精度高，便于携带使用。
文档编号G01L1/25GK2099310SQ9122486
公开日1992年3月18日 申请日期1991年9月16日 优先权日1991年9月16日
发明者张宝明 申请人:铁道部大桥工程局桥梁科学研究所