SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX”Autoritatea contractanta
S.C. IPA S.A.
Societatea pentru Cercetare, Proiectare si
Productie de Echipamente
si Instalatii de Automatizare Contractor titular
UTCB
Universitatea Tehica de Constructii Bucuresti
Director Proiect:
Prof. univ. dr. ing. Constantin ROMANESCU Contractor Asociat
INOE 2000
Institutul National
de Cercetare-Dezvoltare
pentru Optoelectronica
Responsabil:
Dr. ing. Irinela CHIL
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX”
Contract: CEEX nr. X1C15/3.10.2005 „METODĂ NEDISTRUCTIVĂ PENTRU EVALUAREA
CARACTERISTICILOR STRATURILOR RUTIERE” Masurarea grosimii imbracamintilor asfaltice prin metoda
acustica nedistructiva impuls-ecou
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX”
Autoritatea contractanta
S.C. IPA S.A.
Societatea pentru Cercetare, Proiectare si
Productie de Echipamente
si Instalatii de Automatizare Contractor titular
UTCB
Universitatea Tehica de Constructii Bucuresti
Director Proiect:
Prof. univ. dr. ing. Constantin ROMANESCU Contractor Asociat
INOE 2000
Institutul National
de Cercetare-Dezvoltare
pentru Optoelectronica
Responsabil:
Dr. ing. Irinela CHILIBON Contractor Asociat
UPB
Universitatea Politehnica Bucuresti –
Centrul de Cercetare
in Optoelectronica
Responsabil:
Prof. univ. dr. ing. Paul ŞCHIOPU Contractor Asociat
IFIN-HH
Institutul National de Cercetare
Dezvoltare pentru Fizica si Inginerie
Nucleara „Horia Hulubei”
Responsabil:
Dr. Vasile TRIPADUS
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Scopul lucrarii:
elaborarea unui echipament portabil usor de utilizat;
folosirea unei metode nedistructive moderna, necostisitoare.
De ce ?
pentru identificarea caracteristicilor geometrice si mecanice a
straturilor rutiere in zonele unde nu sunt indeplinite conditiile
tehnice si care pot sa constituie puncte de amorsare a degradarilor;
sistemul va furniza informatii utile privind starea de deteriorare a
elementelor si straturilor rutiere, in functie de coeficientii de
siguranta impusi de proiectant, pentru prevenirea unor distrugeri si
dezastre (distrugerea marfurilor transportate, poluare cu substante
radioactive, deseuri, substante chimice toxice, etc.). Aparatul este destinat măsurării grosimii a două straturi asfaltice de acoperire a părţii carosabile de pe drumurile publice.
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Metodele acustice nedistructive pe baza de ultrasunete pentru incercarile materialelor de constructii sunt:
metoda cu impulsul ultrasonic,
metoda de rezonanta,
metoda impuls ecou. Metoda impuls-ecou
S-a ales metoda cu emisie in impuls-ecou
prin determinarea timpului de
propagare a semnalului reflectat de
diversele zone de separatie intre
straturi.
bazata pe principiul reflexiei: unda - impuls
are reflexii multiple intre suprafetele
reflectoare. Unda - ecou soseste la
suprafata testata la intervale periodice,
rezultand o caracteristica de frecventa cu
forma de unda care este dependenta de
distanta pana la suprafata reflectoare.
Descrierea metodei
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Principiul metodei de masurarea grosimii straturilor cu unde ultrasonice
Principiul de masurare este urmatorul: Masurand timpul scurs între momentul emisiei şi momentul receptiei se poate determina grosimea stratului. In figura se prezinta cazul ideal: suprafata de separatie a celor doua straturi este perfect plana si cele doua materiale sunt uniforme.
In cazul real suprafata de separatie dintre cele doua straturi nu este perfect plana ceea ce determina aparitia unui efect de dispersie a fasciculului de intrare care se accentueaza la reflexia pe stratul emitator fapt care duce la aparitia unor diferente de drum. In plus, existenta unor neuniformitati datorate unor incluziuni de agregate sau goluri in material poate duce la aparitia unor fascicule parazite.
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Traductori: - combinatie disc piezoceramic si element de atenuare vibratii.
- compatibili cu interfata la blocul de comanda (consola),
- asigura introducerea si extragerea semnalului acustic din materialul studiat.
Traductorul emitator converteste energia electrica de la generatorul de impulsuri de inalta tensiune in energie acustica (pulsata) in materialul studiat, convertind pulsurile electrice in pulsuri mecanice cu frecventa ultrasonica.
Intensitatea acustica obtinuta cu traductorul piezoceramic are o valoare limitata, determinata de urmatorii factori: tipul si modul de constructie al traductorului, caracteristicile materialului piezoceramic din care este confectionat discul si dimensiunile acestuia. Imagine de ansamblu traductor emitator TE Imagine de ansamblu traductor receptor TR
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Cartele: generator impulsuri pentru traductorul TE
si amplificator pentru traductorul TR Din punct de vedere mecanic montajele electrice, pentru modulul generator si amplificator, sunt realizate pe un discuri de sticlotextolit cu diametrul de 50 mm ce respecta urmatoarele caracteristici tehnice: Caracteristici tehnice modul generator:
alimentare: + 12V;
consum max: 100mA;
frecventa oscilatorului pentru fabricarea înaltei tensiuni: aprox. 12 kHz;
frecventa max. a impulsurilor la iesire: 150 Hz;
frontul impulsului de iesire: 50 ns;
amplitudinea impulsului de iesire (maxim): 400 V;
polaritatea impulsului de iesire: negativa. Caracteristici tehnice modul amplificator:
alimentare: +12V;
consum: max. 50mA;
amplificare max.: 80 dB;
reglajul amplificarii: 50% din valoarea maximã, continuu;
tensiune AGC de reglaj: 0…12V;
domeniul liniar la iesire: 2Vvv;
zgomotul la iesire (la amplif. max.): 100mVvv;
comanda pentru TGC: impuls TTL;
compensarea ampificãrii: 50% din valoarea maximã
cu constanta de cãdere de 100 ms;
baza de frecventa: min. 500 kHz.
placã circuit imprimat disc PZT f50 mm
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” 1.Calibrarea traductorilor Masuratori si prelevari de probe Forma semnalelor la receptor TR la calibrare
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” 2. Masurarea timpilor de propagare intr-un strat de material prin reflexie 3. Masurarea timpilor de propagare intr-un strat de material prin transmisie
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” 4. Masurarea timpilor de propagare in doua straturi de material prin reflexie 5. Masurarea timpilor de propagare in doua straturi de material prin transmisie
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Se observa ca raspunsul sistemului este linear ceea ce permite implementarea unei curbe de calibrare, grosime = f (timp), destul de usor.
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Descrierea aparatului Imaginea de ansamblu a aparatului Fiind vorba de un aparat ce va fi utilizat in conditiile grele de mediu, vibratii si socuri, s-a ales varianta unui echipament format dintr-o consola si o cutie metalica in care se afla traductorii (emitator si receptor) si acumulatorul de 12 V, care sunt fixate pe un carucior portabil, ce se poate deplasa pe suprafata asfaltului.
Aceasta solutie permite deplasarea mai usoara a dispozitivului de masura in locurile stabilite de operator.
Aparatul poate fi utilizat independent, cu operare prin tastele de pe panou si vizualizarea pe afisajul LCD alfanumeric.
Poate fi conectat la un calculator, comenzile fiind date de la tastatura, iar vizualizarea datelor se face pe monitorul acestuia. Nu exista conexiune prin fire intre aparat si calculator, transmisia de date fiind wireles (Bluetooth).
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Software-ul de calculator permite:
programarea tuturor parametrilor de lucru,
crearea de baze de date pentru masurarile pe o anumita perioada,
modificarea acestor baze de date,
vizualizarea datelor sortate dupa optiunea operatorului,
generarea de rapoarte de masurare pe o perioada selectata,
pornirea si oprirea ciclului de masurare. Cutie consola – montata pe carucior Cutie consola - vedere de ansamblu
SIMPOZIONUL “Contributii Stintifice in Domeniul Transporturilor, inregistrate la Programul CEEX” Concluzii
Aparatul este foarte simplu si poate fi folosit de catre firmele de constructii fara personal specializat si nu prezinta probleme privind protectia mediului inconjurator.
Performantele tehnice ale echipamentului propus sunt:
Echipament de control nedistructiv cu manevrabilitate usoara (carucior),
Echipament portabil (baterii acumulatoare de 12 V, cu incarcator DC/DC de la baterie de 12V),
Consum redus = maxim 50 W (regim continuu) si 20 W (regim impulsuri),
Determinarea grosimii a 2 starturi asfaltice,
- g max strat 1 = 5 cm,
- g max strat 2 = 10 cm,
Grosimea minima masurata = 2 cm,
Numar maxim de masurari = 100,
Software specializat.
Comments