CN100516817C - 无线数字式混凝土抗压强度检测仪及工作方法 - Google Patents

Abstract

无线数字式混凝土抗压强度检测仪及工作方法，包括无线信号连接的无线数字回弹体和智能记录器。无线数字回弹体工作回弹时，在机械部件中的弹击锤通过弹片带动滑块和指针一起沿着导杆在基板的导向槽中运动，固定连接在滑块上的滑片在精密导电基片上运动，精密导电基片上输出回弹值电压信号，指针指示机械回弹值，控制模块把回弹值电压信号进行A/D变换、数据分析、数值计算处理，处理结果送到无线模块，无线模块通过ISM频段把回弹值数据及电路工作状态信息、电池电量数据传输至智能记录器，智能记录器完成数据的记录保存，或通过串行通讯接口与计算机通讯完成数据处理；本发明符合专业技术标准、测量数据准确可靠、使用方便寿命长。

Description

无线数字式混凝土抗压强度检测仪及工作方法

技术领域

本发明涉及混凝土抗压强度检测领域，特别是涉及无线数字式混凝土抗压强度检测仪及工作方法。

背景技术

混凝土抗压强度是影响建筑工程质量的重要因素，无损检测混凝土抗压强度是检测建筑工程质量的重要方面。回弹仪通过对混凝土结构或构件表面弹击时所得到的回弹值来推算其抗压强度，是目前国内首选的混凝土抗压强度检测装置，被广泛应用于房屋建筑、市政工程和路桥建设等施工过程的质量检测。

目前国内绝大多数回弹仪均为机械式，在使用过程中需要多人配合，检测的数据需要进行大量的人工记录、处理，大大降低了现场测量效率和客观性。而带有数据处理功能的数字式回弹仪克服了上述不足，检测效率高、数据客观性强、使用方便，正逐步取代机械式回弹仪。

经国家知识产权局专利检索咨询中心检索：授权公告号为CN2676184Y，实用新型专利名称是数字式混凝土回弹仪。公开了一种数字式混凝土回弹仪，由回弹仪、传感器、数据采集和显示装置组成。其中差动变压器式位移传感器一端连接在回弹仪的指针滑块上，另一端通过导线与数据采集和显示装置连接。所述的数据采集和显示装置内安装有峰值检测电路和系统控制电路，在数据采集和显示装置的壳体上设有供显示数值的显示屏。所述经差动变压器式位移传感器检测的电压信号送至峰值检测电路中进行放大处理后输出至系统控制电路中进行采集、处理，并输出至显示器中将数据直观地显示。该实用新型的不足之处是：数据采集与显示装置必须通过导线连接，现场操作时回弹仪、传感器、数据采集和显示装置必须同时随身携带，给操作带来不便；差动变压器式位移传感器一端连接在回弹仪的指针滑块上，大大增加了指针滑块的质量，改变了回弹仪的机械特性，影响数据检测精度；差动变压器式位移传感器在满足回弹仪工作行程要求下，体积比较大，不易安装且给操作带来不便；差动变压器式位移传感器工作电压高、功耗大，对电源要求高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是：提供一种使用保养方便、检测精度高、结构紧凑携带方便、功耗低可靠性高的无线数字式混凝土抗压强度检测仪。

本发明的技术方案是：一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，包括无线信号连接的无线数字回弹体(1)和智能记录器(2)，所述的无线数字回弹体由机械部件和电子部件两部分构成，机械部件用于被测混凝土抗压强度至滑块位移的转换，电子部件用于把滑块位移转换为电子信号并作数据处理，特别是：

所述的无线数字回弹体中的电子部件内置有基板、电子部件外壳，电子部件外壳通过其上安装孔固定连接在机械部件上，所述的基板上置有导杆，所述的导杆通过两同心孔固定连接在基板上，指针、滑片和弹片固定连接在滑块上且作为一个整体安装在导杆上，所述的滑块伸出侧翼来固定连接滑片，上面开槽来固定连接指针，滑片与滑块之间电气绝缘；所述的基板中心开有导向槽，用于引导滑块的运动，滑块的指针面限在基板的导向槽中，所述的基板的一侧置有平行于导杆的精密导电基片，所述的精密导电基片为长条形电绝缘材料片，其上镀有一条导电膜和一条电阻膜，用于回弹值电子测量；所述的精密导电基片、导杆、滑块及滑片构成精密导电传感器；所述的基板另一侧置有控制模块和无线模块，所述的控制模块采用系统级芯片作控制芯片，用于数据测量及测量过程控制，所述的无线模块，通过数字模拟接口与控制模块电连接，无线模块是高速传输数据信号的微型收发机，用于无线数字回弹体与智能记录器之间的无线信号通讯传输。

所述的智能记录器包括无线数字收发模块、单片机、数据存储、显示、键盘，所述的智能记录器通过无线数据收发模块接收无线数字回弹体的检测数据，由单片机控制数据存储、显示、通讯、键盘设置，智能记录器完成数据的记录保存，或通过串行通讯接口与计算机通讯完成数据处理。无线数字回弹体与智能记录器进行无线信号通讯传输，其无线信号通讯传输的距离≥30米。

无线数字回弹体工作回弹时，在所述的机械部件中的弹击锤通过弹片带动滑块和指针一起沿着导杆在基板的导向槽中运动，固定在滑块上的滑片在精密导电基片上运动，指针指示机械回弹值，在所述的电阻膜两端加一基准电压，基准电压由控制模块内D/A变换器提供并动态控制，电阻膜的电阻与其长度呈线性，滑片在滑块的回弹位置把电阻膜和导电膜短接，导电膜上的电压信号通过导线引入到控制模块，控制模块把引入的电压信号进行A/D变换、数据分析、数值计算处理，处理后的回弹值数据及电路工作状态信息、电池电量数据送到无线模块，无线模块通过ISM频段把处理后的回弹值数据、电路工作状态信息、电池电量数据传输至智能记录器，由智能记录器完成数据的记录保存，或通过串行通讯接口与计算机通讯完成数据处理。

作为对现有技术的进一步改进，所述的精密导电基片是精密导电塑料基片，或是精密导电有机玻璃基片，或是精密导电陶瓷基片；所述的电阻膜两端分别引出一根导线，导电膜在一端引出导线；所述的无线数字回弹体中的滑片为精密金属多触点滑片，且滑片与滑块之间利用绝缘胶固定连接；所述的无线数字回弹体中的控制模块采用集成的混合信号系统级芯片C8051F005作控制芯片；所述的智能记录器中的单片机的型号为89C58；所述的电子部件外壳上的安装孔是腰形孔；所述的电子部件的电子部件外壳、基板由金属机械加工或塑料制作。

一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪的工作方法，特别是获取和处理精密导电基片的信号，无线数字回弹体的工作步骤是：电子部件内的控制芯片上电复位后，首先进行配置初始化、端口初始化、设置缺省值、状态自检；根据自检结果的不同进入不同的操作进程，若状态异常，进行异常处理，发送异常报警信号，若状态正常则进行回弹值测量；完成回弹值测量后，经通道开关切换至电量测量，判断电量是否充足，若电量不足给出相应提示，电量充足则启动无线数字回弹体中的无线模块与智能记录器进行无线信号通讯传输；传输成功后，发送回弹值数据、电路工作状态信息、电池电量数据至智能记录器，完成检测进入下一轮检测。

本发明有益效果是：相对于现有技术中的数字式混凝土回弹仪，该专利由回弹仪、传感器、数据采集和显示装置组成。差动变压器式位移传感器一端连接在回弹仪的指针滑块上，另一端通过导线与数据采集和显示装置连接。所述的数据采集和显示装置内安装有峰值检测电路和系统控制电路，在数据采集和显示装置的壳体上设有供显示数值的显示屏。所述经差动变压器式位移传感器检测的电压信号送至峰值检测电路中进行放大处理后输出至系统控制电路中进行采集、处理，并输出至显示器中将数据直观地显示。该实用新型的不足之处是：数据采集与显示装置必须通过导线连接，现场操作时显示装置必须随身携带，给操作带来不便；差动变压器式位移传感器一端连接在回弹仪的指针滑块上，大大增加了指针滑块的质量，改变了回弹仪的机械特性，影响数据检测精度；差动变压器式位移传感器在满足回弹仪工作行程要求下，体积比较大，不易安装且给操作带来不便；差动变压器式位移传感器工作电压高、功耗大，对电源要求高。

本发明的技术方案中：一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，包括无线信号连接的无线数字回弹体和智能记录器，无线数字回弹体工作回弹时，在所述的机械部件中的弹击锤通过弹片带动滑块和指针一起沿着导杆在基板的导向槽中运动，固定在滑块上的滑片在精密导电基片上运动，指针指示机械回弹值，在所述的电阻膜两端加一基准电压，基准电压由控制模块内D/A变换器提供并动态控制，电阻膜的电阻与其长度呈线性，滑片在滑块的回弹位置把电阻膜和导电膜短接，导电膜上的电压引入到控制模块，控制模块把引入的电压信号进行A/D变换、数据分析、数值计算处理，处理后的数据及电路工作状态信息、电池电量数据送到无线模块，无线模块通过ISM频段把处理后的数据传输至智能记录器，由智能记录器完成数据的记录保存，或通过串行通讯接口与计算机通讯完成数据处理。

一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪的工作方法，特别是获取和处理精密导电基片的信号，无线数字回弹体的工作步骤是：电子部件内的控制芯片上电复位后，首先进行配置初始化、端口初始化、设置缺省值、状态自检；根据自检结果的不同进入不同的操作进程，若状态异常，进行异常处理，发送异常报警信号；如状态正常则进行回弹值测量，完成回弹值测量后，通过通道开关切换至电量测量，判断电量是否充足，如电量不足给出相应提示，电量充足则启动无线模块与智能记录器进行无线信号通讯传输；传输成功后，发送检测数据、工作状态信息、电池电量数据至智能记录器，至此完成一次检测，进入下一轮检测。

由上可见，无线数字式混凝土抗压强度检测仪及工作方法的优点为：

其一，本发明的无线数字回弹体通过ISM频段完成与智能记录器之间的无线数据通讯，不仅避免了由于相互连线造成的使用不便，还可以使无线数字回弹体脱离其它设备，而独立工作检测出回弹值、电路工作状态信息、电池电量数据。现场操作时，只需随身携带无线数字回弹体，工作使用方便；无线模块通过数字模拟接口与控制模块连接，智能记录器利用ISM频段完成与无线模块之间的数据传输，然后通过串行通讯接口把接收的检测数据上传至计算机，由计算机上的专用软件进行检测数据的处理分析，得出所需的检测报告，无线数字式混凝土抗压强度检测仪可靠稳定、通用性强、测量结果准确客观。

其二，无线数字回弹体中设置的精密导电基片为长条形电绝缘材料片，其上镀有一条导电膜和一条电阻膜，电阻膜的电阻与其长度呈线性关系，用其作为回弹值传感器。其精密导电基片正常使用寿命在5000万次左右，使用寿命长，滑片与滑块之间电气绝缘，并且滑片为精密金属多触点滑片，使传感器受灰尘影响小、抗干扰能力强，大大增强了传感器的工作可靠性。

控制模块采用完全集成的混合信号系统级芯片C8051F005作控制芯片，芯片包括高速CIP-51内核、D/A和A/D变换器、通道选择开关，通过JTAG接口进行在线调试，生产维护比较方便，成本低、性价比高。无线数字回弹体中设置的滑块伸出侧翼来固定滑片，上面开槽以固定指针，使滑块、滑片、指针相对安装更加紧凑方便，使无线数字式混凝土抗压强度检测仪保持了原机械直读式回弹仪的机械特性。

电子部件外壳上的安装孔为机械部件和电子部件之间的安装孔且是腰形孔，用于实现无线数字回弹体的机械调零，弥补了生产过程中产生的误差对测量精度的影响，在保证设计要求的基础上，降低了生产工艺要求，使生产加工更为方便。

电子部件外壳、基板均可以由金属机械加工或塑料制作两种方法生产而成，而不会影响其实际工作，这样使此产品在生产工艺上能适应各种批量的生产，可以最大限度地降低生产成本。

滑片与滑块之间利用绝缘胶固定连接在一起，这样不紧满足了仪器滑片与滑块的电气绝缘，而且使结构更加紧凑。

附图说明

图1是本发明无线数字回弹体和智能记录器工作示意图。

图2是无线数字回弹体结构示意图。

图3是电子部件结构示意图。

图4是滑块、滑片、指针装配示意图。

图5是本发明无线数字回弹体中电子部件的电路框图。

图6是无线数字回弹体的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步解释：

图1是本发明无线数字回弹体和智能记录器工作示意图。图1中标号：1为无线数字回弹体、2为智能记录器。

无线数字回弹体1完成回弹值机械指示，并把回弹值电压信号进行A/D变换、数据分析、数值计算处理，处理后的数据及电路工作状态信息、电池电量数据通过ISM频段把处理后的数据无线传输至智能记录器2。无线数字回弹体1中的无线模块与智能记录器2进行无线信号通讯传输，其无线信号通讯传输的距离≥30米。

图2是本发明无线数字回弹体结构示意图。图2中标号：3为机械部件、4为电子部件、5为基板、6为无线模块、7为控制模块、8为导杆。

无线数字回弹体1由机械部件3和电子部件4两部分构成，电子部件4安装于机械部件3上，机械部件3用于被测混凝土抗压强度至滑块位移的转换，电子部件4用于对滑块位移的电子数据处理。电子部件4中内置有基板5，基板5上置有无线模块6、控制模块7、导杆8，无线模块6和控制模块7重叠固定在基板5的上面，导杆8通过两同心孔固定在基板5上。

图3是本发明电子部件结构示意图。图3中标号：5为基板、6为无线模块、7为控制模块、8为导杆、9为电子部件外壳、10为导向槽、11为安装孔、12为精密导电基片、13为导电膜、14为电阻膜、15为滑块、16为弹片、17为滑片。

基板5的下面一侧置有平行于导杆8的精密导电基片12，精密导电基片12为长条形电绝缘材料片，即为精密导电塑料基片，其上镀有一条导电膜13和一条电阻膜14，用于回弹值电子测量；弹片16和滑片17用绝缘胶粘接固定连接在滑块15上，且作为一个整体安装在导杆8上，滑块15的指针面限在基板5的导向槽10中；电子部件外壳9上开有腰形的安装孔11，用于实现无线数字回弹体1的机械调零；精密导电基片12、导杆8、滑块15及滑片17构成精密导电传感器。

图4是本发明滑块、滑片、指针装配示意图。图4中标号：15为滑块、16为弹片、17为滑片、18为指针。

滑块15伸出侧翼来固定连接滑片17，滑块15上面开槽来固定连接指针18用于指示机械回弹值，滑片17与滑块15之间电气绝缘，弹片16固定安装在滑块15下面，相对现有技术安装更加紧凑方便，使无线数字式混凝土抗压强度检测仪保持了原机械直读式回弹仪的机械特性。

在图1、图2、图3、图4中，本发明的实施例是：无线数字回弹体1工作回弹时，在所述的机械部件3中的弹击锤通过弹片16带动滑块15和指针18一起沿着导杆8在基板5的导向槽10中运动，固定连接在滑块15上的滑片17在精密导电基片12上运动，指针18指示机械回弹值，在所述的电阻膜14两端加一基准电压，基准电压由控制模块7内D/A变换器提供并动态控制，电阻膜14的电阻与其长度呈线性，滑片17在滑块15的回弹位置把电阻膜14和导电膜13短接，导电膜13上的电压引入到控制模块7，控制模块7把引入的电压信号进行A/D变换、数据分析、数值计算处理，处理后的回弹值数据、电路工作状态信息、电池电量数据送到无线模块6，无线模块6通过ISM频段把回弹值数据、电路工作状态信息、电池电量数据传输至智能记录器2，由智能记录器2完成数据的记录保存，或通过串行通讯接口与计算机通讯完成数据处理。

图5是本发明无线数字回弹体中电子部件的电路框图。

电子部件4中相互电连接的主要有精密导电传感器、无线模块6和控制模块7，其中控制模块7包括控制芯片。无线模块6是一可高速传输数据信号的微型收发机，实现无线数字回弹体1与智能记录器2之间的无线信号通讯传输；控制模块7采用系统级芯片作控制芯片，实现数据测量及测量过程控制，精密导电传感器把滑块6的位移转换为模拟电压信号，控制芯片通过其上的A/D变换器把模拟电压信号转换为数字信号；精密导电传感器的基准电压由控制芯片上的D/A变换器提供；控制芯片通过其上的通道选择开关选择回弹值或电量测量；控制芯片通过JTAG接口进行在线仿真调试；控制芯片还通过数字模拟接口电连接精密导电传感器、无线模块6、电源稳压器、蜂鸣器、LED发光管；控制芯片上的CIP-51内核控制检测过程、数据处理、程序和数据存储；当工作状态异常时，蜂鸣器、LED发光管会发出声光报警；按键和控制模块7共同作用实现无线数字回弹体1的电源开关控制；电池作为无线数字回弹体1的电源，为其工作供电。

图6是本发明无线数字回弹体的程序流程图。

电子部件4内的控制芯片上电复位即开始后，首先进行配置初始化、端口初始化、设置缺省值、状态自检，根据自检结果的不同进入不同的操作进程，若状态异常，进行异常处理，发送异常报警信号，若状态正常则进行回弹值测量；启动D/A，给精密导电基片12的电阻膜14提供基准电压，通过通道选择开关选择回弹值测量通道，启动A/D，把精密导电基片12上导电膜13输出的模拟电压转换为电子数据，通过电子数据判断滑块15是否处于起始位置，是则继续，否则返回；进一步判断滑块15是否处于有效行程，是则继续，否则返回；滑块15进入有效行程后，判断回弹值是否稳定，即滑块15是否到达测量位置，是则继续，否则等待；

回弹值稳定后，记录回弹值数据，进行回弹值数据处理；完成回弹值测量后，通过通道开关，选择电量测量通道，启动A/D，检测电池电量，判断电量是否充足，若电量不足给出相应提示，若电量充足，记录电量数据，并对电量数据进行数据处理；启动无线模块6，无线模块6与智能记录器2进行无线信号通讯传输，传输成功后无线发送数据，发送的数据中含有回弹值数据、电路工作状态信息、电池电量数据，至此完成一次检测，返至状态自检，进入下一轮检测，结束。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的无线数字式混凝土抗压强度检测仪及工作方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，包括无线信号连接的无线数字回弹体(1)和智能记录器(2)，所述的无线数字回弹体(1)由机械部件(3)和电子部件(4)两部分构成，机械部件(3)用于被测混凝土抗压强度至滑块(15)位移的转换，电子部件(4)用于把滑块(15)位移转换为电子信号并作数据处理，其特征在于：

所述的无线数字回弹体(1)中的电子部件(4)内置有基板(5)、电子部件外壳(9)，电子部件外壳(9)通过其上安装孔(11)固定连接在机械部件(3)上，所述的基板(5)上置有导杆(8)，所述的导杆(8)通过两同心孔固定连接在基板(5)上，指针(18)、滑片(17)和弹片(16)固定连接在滑块(15)上且作为一个整体安装在导杆(8)上，所述的滑块(15)伸出侧翼来固定连接滑片(17)，上面开槽来固定连接指针(18)，滑片(17)与滑块(15)之间电气绝缘；所述的基板(5)中心开有导向槽(10)，用于引导滑块(15)的运动，滑块(15)的指针面限在基板(5)的导向槽(10)中，所述的基板(5)的一侧置有平行于导杆(8)的精密导电基片(12)，所述的精密导电基片(12)为长条形电绝缘材料片，其上镀有一条导电膜(13)和一条电阻膜(14)，用于回弹值电子测量；所述的精密导电基片(12)、导杆(8)、滑块(15)及滑片(17)构成精密导电传感器；所述的基板(5)另一侧置有控制模块(7)和无线模块(6)，所述的控制模块(7)采用系统级芯片作控制芯片，用于数据测量及测量过程控制，所述的无线模块(6)，通过数字模拟接口与控制模块(7)电连接，无线模块(6)是高速传输数据信号的微型收发机，用于无线数字回弹体(1)与智能记录器(2)之间的无线信号通讯传输；

所述的智能记录器(2)包括无线数字收发模块、单片机、数据存储、显示、键盘，所述的智能记录器(2)通过无线数据收发模块接收无线数字回弹体(1)的检测数据，由单片机控制数据存储、显示、通讯、键盘设置，智能记录器(2)完成数据的记录保存，或通过串行通讯接口与计算机通讯完成数据处理；

无线数字回弹体(1)工作回弹时，在所述的机械部件(3)中的弹击锤通过弹片(16)带动滑块(15)和指针(18)一起沿着导杆(8)在基板(5)的导向槽(10)中运动，固定连接在滑块(15)上的滑片(17)在精密导电基片(12)上运动，指针(18)指示机械回弹值，在所述的电阻膜(14)两端加一基准电压，基准电压由控制模块(7)内D/A变换器提供并动态控制，电阻膜(14)的电阻与其长度呈线性，滑片(17)在滑块(15)的回弹位置把电阻膜(14)和导电膜(13)短接，导电膜(13)上的电压信号通过导线引入到控制模块(7)，控制模块(7)把引入的电压信号进行A/D变换、数据分析、数值计算处理，处理后的回弹值数据及电路工作状态信息、电池电量数据送到无线模块(6)，无线模块(6)通过ISM频段把处理后的数据传输至智能记录器(2)。

2、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的精密导电基片(12)是精密导电塑料基片，或是精密导电有机玻璃基片，或是精密导电陶瓷基片。

3、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的电阻膜(14)两端分别引出一根导线，导电膜(13)在一端引出导线。

4、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的无线数字回弹体(1)中的滑片(17)为精密金属多触点滑片，且滑片(17)与滑块(15)之间利用绝缘胶固定连接。

5、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的无线数字回弹体(1)中的控制模块(7)采用集成的混合信号系统级芯片C8051F005作控制芯片。

6、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的智能记录器(2)中的单片机的型号为89C58。

7、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的电子部件外壳(9)上的安装孔(11)是腰形孔。

8、根据权利要求1所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪，其特征是：所述的电子部件(4)的电子部件外壳(9)、基板(5)由金属机械加工或塑料制作。

9、一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪的工作方法，其特征在于获取和处理精密导电基片(12)的信号，无线数字回弹体(1)的工作步骤是：

电子部件(4)内的控制芯片上电复位后，首先进行配置初始化、端口初始化、设置缺省值、状态自检；

根据自检结果的不同进入不同的操作进程，若状态异常，进行异常处理，发送异常报警信号，若状态正常则进行回弹值测量；

完成回弹值测量后，经通道开关切换至电量测量，判断电量是否充足，若电量不足给出相应提示，电量充足则启动无线数字回弹体(1)中的无线模块(6)与智能记录器(2)进行无线信号通讯传输；

传输成功后发送回弹值数据、电路工作状态信息、电池电量数据至智能记录器(2)，完成检测进入下一轮检测。

10、根据权利要求9所述的一种无线数字式混凝土抗压强度检测仪的工作方法，其特征是：所述的无线数字回弹体(1)与智能记录器(2)进行无线信号通讯传输，所述无线信号通讯传输的距离≥30米。

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