CN107063070A - 混凝土厚度无损检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混凝土厚度无损检测仪，包括发射端、接收端及显示模块，发射端包括MCU控制单元、波形发生电路、AD转换电路、发射线圈及电池电源管理电路；发射端MCU控制单元控制波形发生电路产生交变驱动信号，该交变驱动信号使发射线圈发射交变磁场；发射端AD转换电路对波形发生电路产生的波形电压信号进行AD转换，并传输给发射端MCU控制单元；接收端包括MCU控制单元、AD转换电路、信号处理电路、感应线圈电路及电池电源管理电路；感应线圈电路感应发射线圈的交变磁场，经信号处理电路、接收端AD转换电路处理后送至接收端MCU控制单元处理。本发明可实现精确的定位和测量，可评估倾角，实现及时监控、提示与管理。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体地说是一种混凝土厚度无损检测仪。
背景技术
混凝土厚度无损检测仪是一种以无损检测方式来测量混凝土厚度的仪器。市场上的混凝土厚度无损检测仪，均包含发射端、接收端和处理显示端三种单元。主流的混凝土厚度无损检测仪有分体式和一体式两种结构。分体式和一体式混凝土厚度无损检测仪的主要区别在于是否将接收端和处理显示端分成两个部件。分体式混凝土厚度无损检测仪通过数据传输线连接被分开的接收端和处理显示端；一体式混凝土厚度无损检测仪则将接收端和处理显示端合为一个整体、以单个模具结构承载两部分。
混凝土厚度无损检测仪测量厚度的基本原理是：放在变化磁通量中的线圈会产生感应电动势，而线圈与磁场发射源的距离将影响穿越线圈的磁通、使感应电动势发生变化。在测量过程中，发射端和接收端分别贴于被测混凝土墙体的两面，依据磁场信号计算出的发射端与接收端之间的距离即为混凝土墙体的厚度。
混凝土厚度无损检测仪通常的检测方式为：将其发射端顶在混凝土墙体的一侧并发射交变磁场，接收端于混凝土墙体的另一侧搜索发射端发射的交变磁场信号并移动至对应于发射端中心的位置，接收端检测感应到的磁场信号强弱并换算成混凝土墙体的厚度。
现有的混凝土厚度无损检测仪存在以下缺点：
1、混凝土厚度无损检测仪没有关注混凝土墙体内可能存在的钢筋的影响。混凝土厚度无损检测仪是以磁场信号的强弱作为测量厚度的标准，墙体中分布的钢筋会影响到混凝土厚度无损检测仪产生的磁场，从而影响测量结果的精确性。
2、混凝土厚度无损检测仪既没有关注混凝土墙体本身的倾斜角度，无法了解墙体建造得是否垂直或水平或满足倾斜要求；也没有关注墙体两侧表面是否平行，而不平行的墙体两侧表面将影响厚度测量的精确性。
3、混凝土厚度无损检测仪的发射端仅设置有LED闪烁等简单的提示方式，无法直观地表现发射端的工作状态。
4、市场上的混凝土厚度无损检测仪产品功能过于简单，不支持语音提示、中文输入、文件管理等功能，数据需要上传到计算机软件后才能进行分析、给出报告，而不能在仪器上直观地显示统计数据。
发明内容
本发明针对上述问题，最主要的一个目的是提供一种可精确定位和提高测量精确性的混凝土厚度无损检测仪；本发明的另外目的分别是提供一种可评估墙体倾斜角度的混凝土厚度无损检测仪、一种可及时监控工作状态的混凝土厚度无损检测仪以及一种可及时处理数据的混凝土厚度无损检测仪。
根据本发明的第一个目的，本发明提供如下技术方案：一种混凝土厚度无损检测仪，包括发射端、接收端及显示模块，所述显示模块连接在所述接收端上；
所述发射端包括发射端MCU控制单元、波形发生电路、发射端AD转换电路、发射线圈及发射端电池电源管理电路，所述发射端MCU控制单元分别与所述波形发生电路、所述发射端AD转换电路相连，所述波形发生电路分别与所述发射端AD转换电路、所述发射线圈相连，所述发射端电池电源管理电路分别为所述发射端的各个电路模块供电；所述发射端MCU控制单元控制所述波形发生电路产生交变驱动信号，该交变驱动信号使所述发射线圈发射交变磁场；所述发射端AD转换电路对所述波形发生电路产生的波形电压信号进行AD转换，并传输给所述发射端MCU控制单元；
所述接收端包括接收端MCU控制单元、接收端AD转换电路、信号处理电路、感应线圈电路及接收端电池电源管理电路，所述接收端MCU控制单元分别与所述接收端AD转换电路、所述显示模块相连，所述所述接收端AD转换电路与所述信号处理电路相连，所述信号处理电路与所述感应线圈电路相连，所述接收端电池电源管理电路分别为所述接收端的各个电路模块供电；所述感应线圈电路感应所述发射线圈的交变磁场，经所述信号处理电路、所述接收端AD转换电路处理后送至所述接收端MCU控制单元处理。
进一步地，所述感应线圈电路包括处于中央的卧式感应线圈及两组对称十字分布在其四周的立式感应线圈。
根据本发明的第二个目的，本发明提供如下技术方案：
所述发射端包括与所述发射端MCU控制单元相连的发射端三轴加速度传感器模块，所述接收端包括与所述接收端MCU控制单元相连的接收端三轴加速度传感器模块，三轴加速度传感器模块用于测量混凝土墙体的倾角。
根据本发明的第三个目的，本发明提供如下技术方案：所述发射端包括与所述发射端MCU控制单元相连的发射端2.4G无线模块，所述接收端包括与所述接收端MCU控制单元相连的接收端2.4G无线模块；所述发射端2.4G无线模块发射所述发射端的信息，所述接收端2.4G无线模块接收所述发射端2.4G无线模块发射的信息。
根据本发明的第四个目的，本发明提供如下技术方案：所述接收端包括与所述接收端MCU控制单元相连的无线网络传输模块，所述无线网络传输模块向外传输数据。
进一步地，所述无线网络传输模块采用wifi模块或者蓝牙模块。
本发明的技术效果在于：
1、本发明在发射端设置了波形发生电路与AD转换电路，通过比较电压的差值来使发射端避免距离混凝土墙体内的钢筋过近，可以确保测量的精准度；本发明在接收端设置了信号处理电路与AD转换电路，可以通过比较电压的数值来判断接收端与发射端的相对位置，从而精确定位；
2、在发射端与接收端分别设置有三轴加速度传感器模块，可用于测量混凝土墙体的倾角；
3、在发射端与接收端分别设置有2.4G无线模块，可将发射端的信息实时传输到接收端；
4、在接收端设置有无线网络传输模块，可向外传输数据，从而得到及时处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中的发射端的结构框图。
图3为本发明中的线圈的工作原理示意图。
图4为本发明中的接收端的结构框图。
图1～图4中，包括发射端10、发射线圈11、发射端2.4G无线模块12、发射端MCU控制单元13、发射端电池电源管理电路14、发射端三轴加速度传感器模块15、发射端AD转换电路16、波形发生电路17、接收端20、感应线圈电路21、卧式感应线圈211、立式感应线圈212、信号处理电路22、接收端AD转换电路23、接收端三轴加速度传感器模块24、接收端2.4G无线模块25、无线网络传输模块26、显示模块27、接收端MCU控制单元28、接收端电池电源管理电路29、混凝土墙体30。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明是一种混凝土厚度无损检测仪，包括发射端10、接收端20及显示模块27，显示模块27连接在接收端20上，因此本发明为两部分结构。本发明使用时，发射端10放置在混凝土墙体30的一侧表面，接收端20放置在混凝土墙体30的另一侧表面。在测量过程中发射端10位置应固定，图1示意了接收端20与发射端10各自的放置位置。
如图2所示，发射端10包括发射端MCU控制单元13、波形发生电路17、发射端AD转换电路16、发射线圈11及发射端电池电源管理电路14，发射端MCU控制单元13分别与波形发生电路17、发射端AD转换电路16相连，波形发生电路17分别与发射端AD转换电路16、发射线圈11相连，发射端电池电源管理电路14分别为发射端10的各个电路模块供电。发射端MCU控制单元13控制波形发生电路17产生固定频率的交变驱动信号，该交变驱动信号接入发射线圈11并使其发射交变磁场。发射端AD转换电路16对波形发生电路17产生的波形电压信号进行AD转换，并传输给发射端MCU控制单元13。
根据电磁理论，线圈是磁偶极子，当线圈被供给交变电流时，它向外辐射电磁场；钢筋是电偶极子，它接收外界电磁场，从而产生沿钢筋分布的感应电流，钢筋的感应电流重新向外界辐射出电磁场，使原激励线圈产生感应电动势，从而使线圈的输出电压产生变化，在钢筋的正上方时，线圈的输出电压受钢筋所产生的二次磁场的影响最大。利用这一原理，发射端10内部对波形发生电路17产生的波形电压信号进行AD转换，得到的电压值与原波形电压计算差值，若差值过大，则表明测点处混凝土墙体内存在距离过近的钢筋，应当更换测试点以确保厚度测量的精准度。
发射端10还包括与发射端MCU控制单元13相连的发射端三轴加速度传感器模块15，三轴加速度传感器模块用于测量混凝土墙体的倾角。在静止状态下，三轴加速度传感器模块上只存在重力加速度，传感器测量静止状态下三个轴向上的加速度，利用重力加速度与三个轴向的分量关系计算各轴与重力加速度的夹角，进而计算出仪器的倾角即墙体表面的倾角。
发射端10还包括与发射端MCU控制单元13相连的发射端2.4G无线模块12，发射端2.4G无线模块12发射发射端10的信息。上述的钢筋影响检测的结果、墙体表面的倾角以及发射端10的电池电量、工作状态等信息都会通过2.4G无线模块发射给接收端20，使得接收端20可以对比墙体表面的倾角，也使操作人员可以及时查看发射端10的工作状态。
如图1所示，接收端20需置于相对于发射端10的另一侧墙体表面，在测量过程中，接收端20自动搜索并提示发射端10所在位置，操作人员需跟随提示移动接收端20直到锁定发射端10的精确位置，随后接收端20检测感应到的磁场信号，换算成墙体厚度。
如图4所示，接收端20包括接收端MCU控制单元28、接收端AD转换电路23、信号处理电路22、感应线圈电路21及接收端电池电源管理电路29，接收端MCU控制单元28分别与接收端AD转换电路23、显示模块27相连，接收端AD转换电路23与信号处理电路22相连，信号处理电路22与感应线圈电路21相连，接收端电池电源管理电路29分别为接收端20的各个电路模块供电。感应线圈电路21感应发射线圈11的交变磁场，经信号处理电路22、接收端AD转换电路23处理后送至接收端MCU控制单元28处理。
感应线圈电路21包括处于中央的卧式感应线圈211及两组对称十字分布在其四周的立式感应线圈212。图3是一个方向上的线圈工作原理示意图，因感应线圈212对称分布，在另一个方向上原理完全相同。卧式感应线圈211感应发射线圈11的中央垂直线圈的磁场产生感应电动势，经信号处理电路22、接收端AD转换电路23后送接收端MCU控制单元28处理，接收端MCU控制单元28根据AD采样值大小计算得出当前接收端20与发射端10之间距离，即为被测混凝土构件的厚度；围绕中央对称十字分布的立式感应线圈212感应四周发散磁场的横向分量，若接收端20不处于磁场中心位置，则两侧的立式感应线圈212产生的感应电动势大小将产生差异，经信号处理电路22处理，得到电压比较的结果，接收端MCU控制单元28可根据比较的结果判断接收端20和发射端10的相对位置，并通过语音和图像提示需要移动的方向，进而锁定发射端10的中心位置。
操作人员可通过显示模块27观察方向指示、当前厚度值、统计数据、发射端10和接收端20的工作状态等信息；在进入测量功能前，操作人员可输入构件名称、构件厚度设计值、允许正偏差和允许负偏差等参数。测得数据后，即时显示当前测点的偏差值及整个混凝土构件测点的合格率。
与发射端10相同，接收端20也还包括与接收端MCU控制单元28相连的接收端三轴加速度传感器模块24，三轴加速度传感器模块用于测量混凝土墙体的倾角。其原理与发射端10相同，测量接收端20所在表面的倾角并与发射端10做比较。
接收端20还包括与接收端MCU控制单元28相连的接收端2.4G无线模块25；接收端2.4G无线模块25接收发射端2.4G无线模块12发射的信息，主要用于接收来自发射端10的状态信息，实时地将信息显示在屏幕上，通过语音图像等提示操作人员关注发射端10的状态。
接收端20还包括与接收端MCU控制单元28相连的无线网络传输模块26，无线网络传输模块26采用wifi模块或者蓝牙模块。无线网络传输模块26向外传输数据。当需要将测量数据提交至计算机软件做进一步处理时，可通过无线网络传输模块26直接传输数据；操作人员也可通过计算机软件无线访问仪器的文件系统，修改仪器的设置。
本发明能够实现精确的自动定位和测量，倾角测量的加入使评估结果更加完备，工作状态的监控及时，提示方式充分多样，数据的管理及时有效且便于查看。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明专利的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种混凝土厚度无损检测仪，包括发射端(10)、接收端(20)及显示模块(27)，所述显示模块(27)连接在所述接收端(20)上；其特征是：
所述发射端(10)包括发射端MCU控制单元(13)、波形发生电路(17)、发射端AD转换电路(16)、发射线圈(11)及发射端电池电源管理电路(14)，所述发射端MCU控制单元(13)分别与所述波形发生电路(17)、所述发射端AD转换电路(16)相连，所述波形发生电路(17)分别与所述发射端AD转换电路(16)、所述发射线圈(11)相连，所述发射端电池电源管理电路(14)分别为所述发射端(10)的各个电路模块供电；所述发射端MCU控制单元(13)控制所述波形发生电路(17)产生交变驱动信号，该交变驱动信号使所述发射线圈(11)发射交变磁场；所述发射端AD转换电路(16)对所述波形发生电路(17)产生的波形电压信号进行AD转换，并传输给所述发射端MCU控制单元(13)；
所述接收端(20)包括接收端MCU控制单元(28)、接收端AD转换电路(23)、信号处理电路(22)、感应线圈电路(21)及接收端电池电源管理电路(29)，所述接收端MCU控制单元(28)分别与所述接收端AD转换电路(23)、所述显示模块(27)相连，所述所述接收端AD转换电路(23)与所述信号处理电路(22)相连，所述信号处理电路(22)与所述感应线圈电路(21)相连，所述接收端电池电源管理电路(29)分别为所述接收端(20)的各个电路模块供电；所述感应线圈电路(21)感应所述发射线圈(11)的交变磁场，经所述信号处理电路(22)、所述接收端AD转换电路(23)处理后送至所述接收端MCU控制单元(28)处理。
2.按照权利要求1所述的混凝土厚度无损检测仪，其特征是：所述感应线圈电路(21)包括处于中央的卧式感应线圈(211)及两组对称十字分布在其四周的立式感应线圈(212)。
3.按照权利要求1所述的混凝土厚度无损检测仪，其特征是：所述发射端(10)包括与所述发射端MCU控制单元(13)相连的发射端三轴加速度传感器模块(15)，所述接收端(20)包括与所述接收端MCU控制单元(28)相连的接收端三轴加速度传感器模块(24)，三轴加速度传感器模块用于测量混凝土墙体的倾角。
4.按照权利要求1所述的混凝土厚度无损检测仪，其特征是：所述发射端(10)包括与所述发射端MCU控制单元(13)相连的发射端2.4G无线模块(12)，所述接收端(20)包括与所述接收端MCU控制单元(28)相连的接收端2.4G无线模块(25)；所述发射端2.4G无线模块(12)发射所述发射端(10)的信息，所述接收端2.4G无线模块(25)接收所述发射端2.4G无线模块(12)发射的信息。
5.按照权利要求1所述的混凝土厚度无损检测仪，其特征是：所述接收端(20)包括与所述接收端MCU控制单元(28)相连的无线网络传输模块(26)，所述无线网络传输模块(26)向外传输数据。
6.按照权利要求5所述的混凝土厚度无损检测仪，其特征是：所述无线网络传输模块(26)采用wifi模块或者蓝牙模块。
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| CN113359194A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-09-07 | 浙江图维科技股份有限公司 | 一种深埋地下管线非开挖精确定位方法和仪器 |
| CN113359194B (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-30 | 浙江图维科技股份有限公司 | 一种深埋地下管线非开挖精确定位方法和仪器 |
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Legal Events
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