CN110927366A - 一种装配式建筑灌浆密实检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种装配式建筑灌浆密实检测装置，其包括第一压力传感器、第二压力传感器、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置，其通过预设在灌浆套筒和钢筋内部的压力传感器对灌浆的密实度进行实时监测，同时，使用信号处理电路对压力传感器采集的压力信号进行处理，大大提高了测试精度，还能够通过数据扩展端口连接更多的压力传感器和/或信号处理电路，克服了现有技术中对密实程度检测精度不高，且不能在灌浆后实施对密实程度进行检测的缺陷，具有广阔的工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及建筑安全施工测试领域，尤其涉及一种装配式建筑灌浆密实检测装置。
背景技术
近年来，伴随着我国经济成长进入“新常态”，建筑产业发展速度持续放缓。在这一背景下，我国建筑行业相关主管部门积极推动建筑业发展模式转变，即从过去的“粗放型发展”转为“精细型发展”。建筑产业不再追求高增速，而是追求绿色环保的高质量发展。发展装配式建筑作为建筑产业调结构转方式的重要手段，走在改革的前沿。
装配式建筑是将组成建筑的部分构件或全部构件在预制构件工厂内加工完成，然后运输到施工现场再将这些预制构件通过可靠的连接方式拼装就位，与现场浇筑的混凝土形成整体，使其具有与现浇混凝土结构完全等同的整体性、稳定性和延性的建筑形式。这种建筑具有两个主要特征:第一个特征是构成建筑的主要构件特别是结构构件是预制的；第二个特征是预制构件的连接方式必须是可靠的。
装配式建筑按结构材料可以分成装配式钢结构建筑、装配式钢筋混凝土结构建筑、装配式复合材料建筑;按结构体系可以分为框架结构、框架一剪力墙结构、筒体结构、剪力墙结构等。木结构与石结构因其建筑特点也可看作装配式建筑，其施工技艺从古代一直流传到现代，并与现代科技相结合有了新的发展。
装配式钢筋混凝土结构与现浇钢筋混凝土结构比较具有诸多优势。首先，构件的生产不再受人为因素和施工现场环境因素的干扰，提高了建筑物的质量。工厂制作构件的模具可以拼装得严丝合缝，避免发生漏浆的情况；构件的振捣过程大多在振捣台上进行，效果更好；工厂一般采用蒸汽养护的方式，养护条件用计算机控制，养护质量大大提高。其次，现浇工程中存在的商品混凝土运输损耗、模具和脚手架材料大量消耗、扬尘多、施工噪音大等问题都可以得到解决，符合节能减排的要求。最后，因为装配式建筑的构件在工厂内采取集中化、自动化的生产方式，所以避免了自然环境对施工工期的影响，不仅节省了劳动力，而且极大地改善了劳动者的劳动条件。
目前，我国建筑主要以钢筋混凝土结构为主，其中住宅建筑绝大部分都是钢筋混凝土结构，而这些建筑又大多数采用现浇模式施工。如果能够在居民住宅产业中推行装配式建筑，将会在改善我国现有居住条件的同时改变我国建筑的长期以来的建造方式，进而实现建筑工业化的目标。
人们对建筑节能和居住环境等日益关注，装配式建筑的推广成了大势所趋。但是，其连接质量问题仍存在技术不成熟、设备不完善、理论依据不充分等问题，而连接方式中的湿法连接主要采用灌浆套筒连接。灌浆套筒连接利用无收缩灌浆料作为黏结材料连接钢筋以确保荷载传递的连续性。套筒通常采用铸造工艺或机械加工工艺制造，灌浆料以水泥为基本材料，配以细骨料，以及混凝土外加剂和其他材料组成的干混料，加水搅拌，具有良好的流动性、早强、高强、微膨胀等性能。
现有技术仍停留在使用超声检测对装配式建筑灌浆的密实性能进行检测，该方法不仅繁琐而且测试精度不高，更不能实时对装配式建筑灌浆的密实性能进行检测。
发明内容
因此，为了克服上述问题，本发明提供了一种装配式建筑灌浆密实检测装置，其包括第一压力传感器、第二压力传感器、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置，其通过预设在灌浆套筒和钢筋内部的压力传感器对灌浆的密实度进行实时监测，同时，使用信号处理电路对压力传感器采集的压力信号进行处理，大大提高了测试精度，还能够通过数据扩展端口连接更多的压力传感器和/或信号处理电路，克服了现有技术中对密实程度检测精度不高，且不能在灌浆后实施对密实程度进行检测的缺陷，具有广阔的工程应用前景。
本发明提供的装配式建筑灌浆密实检测装置包括第一压力传感器、第二压力传感器、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置。
其中，第一压力传感器和第二压力传感器均匀分布在灌浆套筒和钢筋之间，第一压力传感器的输出端与第二压力传感器的输出端均与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与数据处理系统的输入端连接，数据处理系统的输出端与无线传输装置的输入端连接，数据处理系统的输入端与数据扩展端口的输出端连接，数据处理系统的输出端与显示装置的输入端连接，数据处理系统的输出端与存储装置的输入端连接，数据处理系统的输出端与数据分析单元的输入端连接，数据分析单元的输出端与显示装置的输入端连接，数据分析单元的输出端还与存储装置的输入端连接。
优选的是，第一压力传感器将采集到的第一压力信号传输至信号处理电路，第二压力传感器将采集到的第二压力信号传输至信号处理电路，信号处理电路对接收到的第一压力信号和第二压力信号进行信号处理后传输至数据处理系统，数据处理系统将接收到的压力信号传输至数据分析单元，数据分析单元根据接收到的压力信号以判断灌浆是否密实，若灌浆不密实，则数据分析单元向显示装置发送报警信号，数据分析单元将判断结果传输至存储装置进行存储，数据处理系统将接收到的压力信号传输至显示装置进行显示，数据处理系统将接收到的压力信号传输至存储装置进行存储，数据扩展端口用于外接压力传感器，数据处理系统将接收到的压力信号通过无线传输装置传输至远程监测端。
优选的是，数据分析单元根据接收到的压力信号以判断灌浆是否密实，数据分析单元提取接收到的压力信号的最大值和最小值，并求取最大值和最小值之差的绝对值，将该绝对值与存储于数据分析单元的预设压力阈值范围进行比较，若该绝对值不在预设压力阈值范围内，则数据处理系统判断灌浆不密实。
优选的是，第一压力传感器或第二压力传感器将采集的压力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路的输出端与数据处理系统的输入端连接。
优选的是，信号处理电路包括电阻R1-R8、电容C1-C2、电源U1-U2和运算放大器A1-A3。
其中，第一压力传感器和第二压力传感器的输出端均与运算放大器A1的同相输入端连接，电容C1的一端与运算放大器A1的反相输入端连接，电容C1的另一端与运算放大器A1的输出端连接，电容C1的另一端与运算放大器A2的同相输入端连接，运算放大器A1的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A1的U-端与电源U2的负极连接，运算放大器A2的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A2的U-端与电源U2的负极连接，电阻R1的一端与运算放大器A2的反相输入端连接，电阻R1的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R4的一端接地，电阻R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R4的另一端还与电容C1的一端连接，运算放大器A3的同相输入端接地，运算放大器A3的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A3的U-端与电源U2的负极连接，电容C2的一端与运算放大器A3的反相输入端连接，电容C2的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与电容C2的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R7的一端还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R6的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电容C2的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的另一端与数据处理系统的输入端连接，信号处理电路将电压信号V1传输至数据处理系统。
优选的是，数据处理系统为ARM处理器。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的装配式建筑灌浆密实检测装置包括第一压力传感器、第二压力传感器、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置，其通过预设在灌浆套筒和钢筋内部的压力传感器对灌浆的密实度进行实时监测，同时，使用信号处理电路对压力传感器采集的压力信号进行处理，大大提高了测试精度，还能够通过数据扩展端口连接更多的压力传感器和/或信号处理电路，克服了现有技术中对密实程度检测精度不高，且不能在灌浆后实施对密实程度进行检测的缺陷，具有广阔的工程应用前景。
（2）本发明提供的信号处理电路右侧提供的增益为2，驱动电阻为100Ω，对于该信号处理电路而言负载较大。本发明提供的信号处理电路是一款复合放大器，输入端另设一个运算放大器A3，并有一款良好的宽带电流反馈放大器作为独立放大器来驱动相同的负载。在复合放大器中，可以对运算放大器A2单独设置其自身的增益（通过R1和R2设置为4），以降低控制信号处理电路的输出摆幅。由于压力传感器输入引发的失真随输出振幅的平方增加，由此可进一步减少控制运算放大器的失真。
附图说明
图1为本发明的装配式建筑灌浆密实检测装置的结构图；
图2为本发明的装配式建筑灌浆密实检测装置的示意图；
图3为本发明的信号处理电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的装配式建筑灌浆密实检测装置进行详细说明。
如图1-2所示，本发明提供的装配式建筑灌浆密实检测装置包括第一压力传感器5、第二压力传感器6、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置。
其中，第一压力传感器5和第二压力传感器6均匀分布在灌浆套筒1和钢筋2之间，第一压力传感器5的输出端与第二压力传感器6的输出端均与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与数据处理系统的输入端连接，数据处理系统的输出端与无线传输装置的输入端连接，数据处理系统的输入端与数据扩展端口的输出端连接，数据处理系统的输出端与显示装置的输入端连接，数据处理系统的输出端与存储装置的输入端连接，数据处理系统的输出端与数据分析单元的输入端连接，数据分析单元的输出端与显示装置的输入端连接，数据分析单元的输出端还与存储装置的输入端连接。
上述实施方式中，本发明提供的装配式建筑灌浆密实检测装置包括第一压力传感器5、第二压力传感器6、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置，其通过预设在灌浆套筒1和钢筋2内部的压力传感器对灌浆的密实度进行实时监测，同时，使用信号处理电路对压力传感器采集的压力信号进行处理，大大提高了测试精度，还能够通过数据扩展端口连接更多的压力传感器和/或信号处理电路，克服了现有技术中对密实程度检测精度不高，且不能在灌浆后实施对密实程度进行检测的缺陷，具有广阔的工程应用前景。
更进一步地，在具体测试时可以采用多个压力传感器，例如，大于两个压力传感器设置在灌浆套筒1和钢筋2之间以提高检测精度，每个压力传感器的输出端均与信号处理电路的输入端连接。
当然，设置压力传感器的数量为大于等于2个，本实施例以两个为例，在具体测试时采用压力传感器的数量由工程师考虑经济成本和精度要求而定，本发明提供的装配式建筑灌浆密实检测装置包括数据扩展端口，能够连接更多的压力传感器和/或信号处理电路。
下面所陈述的技术方案均是以设置两个压力传感器而言。
具体地，第一压力传感器5将采集到的第一压力信号传输至信号处理电路，第二压力传感器6将采集到的第二压力信号传输至信号处理电路，信号处理电路对接收到的第一压力信号和第二压力信号进行信号处理后传输至数据处理系统，数据处理系统将接收到的压力信号传输至数据分析单元，数据分析单元根据接收到的压力信号以判断灌浆是否密实，若灌浆不密实，则数据分析单元向显示装置发送报警信号，数据分析单元将判断结果传输至存储装置进行存储，数据处理系统将接收到的压力信号传输至显示装置进行显示，数据处理系统将接收到的压力信号传输至存储装置进行存储，数据扩展端口用于外接压力传感器，数据处理系统将接收到的压力信号通过无线传输装置传输至远程监测端。
具体地，数据分析单元根据接收到的压力信号以判断灌浆是否密实，数据分析单元提取接收到的压力信号的最大值和最小值，并求取最大值和最小值之差的绝对值，将该绝对值与存储于数据分析单元的预设压力阈值范围进行比较，若该绝对值不在预设压力阈值范围内，则数据处理系统判断灌浆不密实。
如图3所示，第一压力传感器5或第二压力传感器6将采集的压力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路的输出端与数据处理系统的输入端连接。
上述实施方式中，以第一压力传感器5和第二压力传感器6为例，它们中任一个传输至信号处理电路的压力信号为V0。也就是说，以其中一个为例以实现对多个压力传感器的普适性。
具体地，信号处理电路包括电阻R1-R8、电容C1-C2、电源U1-U2和运算放大器A1-A3。
其中，第一压力传感器5和第二压力传感器6的输出端均与运算放大器A1的同相输入端连接，电容C1的一端与运算放大器A1的反相输入端连接，电容C1的另一端与运算放大器A1的输出端连接，电容C1的另一端与运算放大器A2的同相输入端连接，运算放大器A1的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A1的U-端与电源U2的负极连接，运算放大器A2的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A2的U-端与电源U2的负极连接，电阻R1的一端与运算放大器A2的反相输入端连接，电阻R1的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R4的一端接地，电阻R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R4的另一端还与电容C1的一端连接，运算放大器A3的同相输入端接地，运算放大器A3的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A3的U-端与电源U2的负极连接，电容C2的一端与运算放大器A3的反相输入端连接，电容C2的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与电容C2的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R7的一端还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R6的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电容C2的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的另一端与数据处理系统的输入端连接，信号处理电路将电压信号V1传输至数据处理系统。
上述实施方式中，信号处理电路中运算放大器A1和运算放大器A3的型号为LTC6240，运算放大器A2的型号为LT1395，电阻R1的阻值为600Ω，电阻R2的阻值为200Ω，电阻R3的阻值为2000Ω，电阻R4的阻值为2000Ω，电阻R5的阻值为100Ω，电阻R6的阻值为2000Ω，电阻R7的阻值为2000Ω，电阻R8的阻值为100Ω，电容C1的电容值为2pF，电容C2的电容值为2pF。
本发明提供的信号处理电路右侧提供的增益为2，驱动电阻为100Ω，对于该信号处理电路而言负载较大。本发明提供的信号处理电路是一款复合放大器，输入端另设一个运算放大器A3，并有一款良好的宽带电流反馈放大器作为独立放大器来驱动相同的负载。在复合放大器中，可以对运算放大器A2单独设置其自身的增益（通过R1和R2设置为4），以降低控制信号处理电路的输出摆幅。由于压力传感器输入引发的失真随输出振幅的平方增加，由此可进一步减少控制运算放大器的失真。
压力传感器采集的信号的失真约为-163dBc，信号处理电路输出信号来自于独立的运算放大器A3，失真为-78dBc。
具体地，数据处理系统为ARM处理器。
此书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使任何本领域的技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意在使这些其他示例处于权利要求的范围内。
Claims (6)
1.一种装配式建筑灌浆密实检测装置，其特征在于，所述装配式建筑灌浆密实检测装置包括第一压力传感器（5）、第二压力传感器（6）、信号处理电路、数据处理系统、无线传输装置、数据扩展端口、显示装置、数据分析单元以及存储装置；
其中，所述第一压力传感器（5）和所述第二压力传感器（6）均匀分布在灌浆套筒（1）和钢筋（2）之间，所述第一压力传感器（5）的输出端与所述第二压力传感器（6）的输出端均与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述数据处理系统的输入端连接，所述数据处理系统的输出端与所述无线传输装置的输入端连接，所述数据处理系统的输入端与所述数据扩展端口的输出端连接，所述数据处理系统的输出端与所述显示装置的输入端连接，所述数据处理系统的输出端与所述存储装置的输入端连接，所述数据处理系统的输出端与所述数据分析单元的输入端连接，所述数据分析单元的输出端与所述显示装置的输入端连接，所述数据分析单元的输出端还与所述存储装置的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的装配式建筑灌浆密实检测装置，其特征在于，所述第一压力传感器（5）将采集到的第一压力信号传输至所述信号处理电路，所述第二压力传感器（6）将采集到的第二压力信号传输至所述信号处理电路，所述信号处理电路对接收到的第一压力信号和第二压力信号进行信号处理后传输至所述数据处理系统，所述数据处理系统将接收到的压力信号传输至所述数据分析单元，所述数据分析单元根据接收到的压力信号以判断灌浆是否密实，若灌浆不密实，则所述数据分析单元向所述显示装置发送报警信号，所述数据分析单元将判断结果传输至所述存储装置进行存储，所述数据处理系统将接收到的压力信号传输至所述显示装置进行显示，所述数据处理系统将接收到的压力信号传输至所述存储装置进行存储，所述数据扩展端口用于外接压力传感器，所述数据处理系统将接收到的压力信号通过所述无线传输装置传输至远程监测端。
3.根据权利要求2所述的装配式建筑灌浆密实检测装置，其特征在于，所述数据分析单元根据接收到的压力信号以判断灌浆是否密实，所述数据分析单元提取接收到的压力信号的最大值和最小值，并求取最大值和最小值之差的绝对值，将该绝对值与存储于所述数据分析单元的预设压力阈值范围进行比较，若该绝对值不在所述预设压力阈值范围内，则所述数据处理系统判断灌浆不密实。
4.根据权利要求1或2所述的装配式建筑灌浆密实检测装置，其特征在于，所述第一压力传感器（5）或所述第二压力传感器（6）将采集的压力信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理电路，V1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号，所述信号处理电路的输出端与所述数据处理系统的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的装配式建筑灌浆密实检测装置，其特征在于，所述信号处理电路包括电阻R1-R8、电容C1-C2、电源U1-U2和运算放大器A1-A3；
其中，所述第一压力传感器（5）和所述第二压力传感器（6）的输出端均与运算放大器A1的同相输入端连接，电容C1的一端与运算放大器A1的反相输入端连接，电容C1的另一端与运算放大器A1的输出端连接，电容C1的另一端与运算放大器A2的同相输入端连接，运算放大器A1的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A1的U-端与电源U2的负极连接，运算放大器A2的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A2的U-端与电源U2的负极连接，电阻R1的一端与运算放大器A2的反相输入端连接，电阻R1的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R4的一端接地，电阻R4的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R5的一端接地，电阻R5的另一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R4的另一端还与电容C1的一端连接，运算放大器A3的同相输入端接地，运算放大器A3的U+端与电源U1的正极连接，运算放大器A3的U-端与电源U2的负极连接，电容C2的一端与运算放大器A3的反相输入端连接，电容C2的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与电容C2的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R7的一端还与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R6的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电容C2的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的另一端与所述数据处理系统的输入端连接，所述信号处理电路将电压信号V1传输至所述数据处理系统。
6.根据权利要求1所述的装配式建筑灌浆密实检测装置，其特征在于，所述数据处理系统为ARM处理器。
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