CN115493958A - 速度比回弹仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速度比回弹仪，包括壳体和电子仓，电子仓固定在壳体外表面，所述回弹仪还包括激光测速传感器、倾角测量传感器和微控制器模块，所述激光测速传感器固定在壳体内表面且与中心导杆平行，所述倾角测量传感器固定在电子仓内部且与中心导杆平行，所述微控制器模块设置在电子仓内部；所述激光测速传感器和倾角测量传感器分别与微控制器模块电连接。本发明通过测得回弹仪每次冲击后回弹速度，经过数据处理后得到新回弹值，避免了摩擦力影响，大幅提高了回弹仪测量的准确性；通过倾角测量传感器进行弹击角度的自动测量与修正，消除了弹击冲锤自身重力的影响，大大简化了测量时的工作流程。
Description
技术领域
本发明涉及工程混凝土结构检测领域，特别涉及一种速度比回弹仪。
背景技术
混凝土结构物强度是混凝土建筑施工质量的一个重要检测指标，混凝土强度值是指在一定的受力状态和工作条件下，混凝土所能承受的最大应力。要准确测量混凝土的强度，必须把混凝土试块加载至破坏极限，取得试验值后致使试件已破坏。而结构混凝土强度的无损检测方法就是要在不破坏结构和构件的情况下，取得破坏应力值，因此只能寻找一个或几个与混凝土强度具有相关性，而测试又无损混凝土的受力功能值，实际上是一个间接推算值，它和混凝土实际强度的吻合程度，取决于该物理量与混凝土强度之间的相关性。
常用的混凝土无损检测技术通常是通过回弹法检测混凝土强度，回弹仪依据回弹法的基本原理进行工作，其基本原理是用弹簧驱动重锤，重锤以恒定的动能撞击与混凝土表面垂直接触的弹击杆，使局部混凝土发生变形并吸收一部分能量，另一部分能量转化为重锤的反弹动能，当反弹动能全部转化成势能时，重锤反弹达到最大距离，仪器将重锤的最大反弹距离以回弹值(最大反弹距离与弹簧初始长度之比)的名义显示出来。
传统的混凝土回弹仪的检测精度不高，其误差产生的原因主要有三方面：混凝土测强曲线的适用范围、操作人员的技能水平差异和回弹仪的特定性能等，测强曲线方面可以通过行业曲线引导，辅以地方曲线优化来提高精度和适用性；操作人员的技能水平可以通过培训、考核予以提高；但传统混凝土回弹仪的特定性能却是难以克服的困难。
传统混凝土回弹仪特定性能难以克服主要原因是其通过弹簧最大反弹距离与弹簧初始长度之比来反映弹击冲锤的初始动能和反弹动能之比，因此回弹值会受到弹击冲锤自身重力以及机械行程中的摩擦阻力影响外，还会受到指针滑块在指针滑杆上反复运动时的摩擦力影响。尤其是在现场检测混凝土强度时，受到粉尘影响，摩擦力随着回弹仪吸收混凝土表面灰尘的增多而增大，对于传统回弹仪的精度和结果会产生很大影响。此外，传统回弹仪的回弹值还会受到弹击角度的影响，使测量结果出现误差。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种速度比回弹仪，通过测速传感器测得回弹仪每次冲击后回弹速度，代替传统回弹仪的测量原理；再通过弹击角度对回弹值修正，提高回弹仪的测量精度。
技术方案：本发明的一种速度比回弹仪，包括壳体和电子仓，电子仓固定在壳体外表面，所述壳体内部设置弹击杆、中心导杆和弹击冲锤，所述回弹仪还包括激光测速传感器、倾角测量传感器和微控制器模块，所述激光测速传感器固定在壳体内表面且与中心导杆平行，所述倾角测量传感器固定在电子仓内部且与中心导杆平行，所述微控制器模块设置在电子仓内部；所述激光测速传感器和倾角测量传感器分别与微控制器模块电连接，将测得的速度数据和倾角数据传输给微控制器模块进行处理。
进一步，所述电子仓的外表面设置触控屏，所述触控屏与微控制器模块电连接，触控屏与微控制器模块进行交互从而控制回弹仪。
进一步，利用激光测速传感器读取弹击冲锤每次冲击后的回弹速度vb，定义回弹值S＝vb/v0，v0为冲击前的初始速度，微控制器模块利用倾角数据对回弹值S进行修正，将修正后的回弹值利用触控屏进行显示。
进一步，所述触控屏包括两种测量选择模式：水平测量模式和非水平测量模式；选择水平测量模式时，微控制器模块只接收激光测速传感器采集的速度数据；选择非水平测量模式时，微控制器模块接收激光测速传感器采集的速度数据和倾角测量传感器采集的倾角数据。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、本发明改进了传统回弹仪的测量原理，通过测得回弹仪每次冲击后回弹速度，经过数据处理后得到新回弹值，避免了摩擦力影响，使得测量结果相关系数高，数据离散性小，大幅提高了回弹仪测量的准确性；
2、通过倾角测量传感器进行弹击角度的自动测量与修正，每次采集到倾角数据后，由微控制器模块根据非水平方向检测时的回弹值进行修正，消除了弹击冲锤自身重力的影响，大大简化了测量时的工作流程；
3、在回弹仪内部构造中去掉了指针滑杆和指针块，使得结构更为简单，大大延长回弹仪的维护和检定周期并降低使用成本。
附图说明
图1为本实例的速度比回弹仪结构示意图；
图2为本实例速度比回弹仪工作流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。
如图1，本实施例所述的一种速度比回弹仪，包括壳体1和电子仓9，电子仓9固定在壳体1外表面，壳体1内部设置弹击杆2、中心导杆和弹击冲锤3，中心导杆套有弹簧，用弹簧驱动弹击冲锤3来撞击弹击杆2，弹击杆2受到撞击后再冲撞待测物。
本实施例中的回弹仪还包括激光测速传感器4、倾角测量传感器5和微控制器模块8，激光测速传感器4固定在壳体1内表面且与中心导杆平行，倾角测量传感器5固定在电子仓9内部且与中心导杆平行，微控制器模块8设置在电子仓9内部；激光测速传感器4和倾角测量传感器5分别与微控制器模块8电连接，将测得的速度数据和倾角数据传输给微控制器模块8进行处理。
具体地，本实施例中上述激光测速传感器4采用ZLS-Px激光测速传感器，倾角测量传感器5采用单轴陀螺仪倾斜度传感器，微控制器模块8采用STM32F103C8T6芯片。激光测速传感器4的测量信号输出端口与微控制器STM32F103C8T6芯片的PA10/USART1_RX引脚相连，激光测速传感器4的信号输入端口与微控制器STM32F103C8T6芯片的PA9/USART1_TX引脚相连。单轴陀螺仪倾斜度传感器的数据输出端口RXD与微控制器STM32F103C8T6芯片的PA3/USART2_RX引脚相连，单轴陀螺仪倾斜度传感器的数据输入端口TXD与微控制器STM32F103C8T6芯片的PA2/USART2_TX引脚相连。
电子仓9的外表面设置触控屏6，触控屏6与微控制器模块8电连接，触控屏6与微控制器模块8进行交互从而控制回弹仪。
具体地，本实施例中上述触控屏6采用TJC3224T124串口智能屏，触控屏6的数据输出TX端口与微控制器STM32F103C8T6芯片的PB11/USART3_RX相连，触控屏6的数据输入RX端口与微控制器STM32F103C8T6芯片的PB10/USART3_TX相连。
上述回弹仪利用激光测速传感器读取弹击冲锤每次冲击后的回弹速度vb，定义回弹值S＝vb/v0，弹击速度v0为弹击冲锤每次的初始速度，计算公式为
式中，冲锤动能e恒定，冲锤质量mh恒定，所以初始速度为恒定值。微控制器模块利用倾角数据对回弹值S进行修正，微控制器模块输出修正后的回弹值至触控屏，利用触控屏进行显示。
上述触控屏6包括两种测量选择模式：水平测量模式和非水平测量模式。选择水平测量模式时，微控制器模块8只接收激光测速传感器4采集的速度数据；选择非水平测量模式时，微控制器模块8接收激光测速传感器4采集的速度数据和倾角测量传感器5采集的倾角数据。
如图2所示，使用本实施例的回弹仪时，长按开机键7开机，等待回弹仪微控制器模块8初始化完成后，通过触控屏6选择进入测量选择模式，当测量混凝土水平面回弹值情况下，则通过触控屏6选择水平测量模式，将弹击杆2对准待测点，缓慢推进整个回弹仪装置，通过激光测速传感器4测量弹击冲锤3每次冲击后回弹速度vb，通过微控制器模块8对数据进行处理后可得回弹值，将回弹值输出至触控屏6进行显示。当测量混凝土非水平面回弹值情况下，则通过触控屏6选择非水平测量模式，再将弹击杆2对准待测点并保持两秒静止，倾角测量传感器5测量倾角数据通过微控制器模块8传输至触控屏6上显示倾角度数，再缓慢推进整个回弹仪装置，通过微控制器模块8计算得到回弹值后，再利用弹击角度对其进行修正后，即可将最终的回弹值在触控屏6上显示。
本实施例中的回弹仪改进了传统回弹仪的测量原理，通过质量为mh的弹击冲锤以恒定的动能e撞击与混凝土表面垂直接触的弹击杆，使局部混凝土发生变形并吸收一部分能量，另一部分能量转化为重锤的反弹动能，当反弹动能全部转化成势能时，测得重锤回弹速度vb，由于冲锤动能e恒定，冲锤质量mh恒定，因此冲锤每次的初始速度
以回弹仪每次冲击前后瞬间的弹击速度和回弹速度之比作为回弹值S，
(vb为为弹击冲锤回弹速度，mh为弹击冲锤质量，e为回弹仪标称动能)，避免了摩擦力影响，且测量结果相关系数高，数据离散性小，大幅提高了回弹仪测量的准确性。再通过倾角测量传感器进行弹击角度的自动测量与修正，每次采集到倾角数据后，由微控制器模块根据非水平方向检测时的回弹值进行修正，消除了弹击冲锤自身重力的影响，大大简化了测量时的工作流程。
Claims (4)
1.一种速度比回弹仪，包括壳体(1)和电子仓(9)，电子仓(9)固定在壳体(1)外表面，所述壳体(1)内部设置弹击杆(2)、中心导杆和弹击冲锤(3)，其特征在于，所述回弹仪还包括激光测速传感器(4)、倾角测量传感器(5)和微控制器模块(8)，所述激光测速传感器(4)固定在壳体(1)内表面且与中心导杆平行，所述倾角测量传感器(5)固定在电子仓(9)内部且与中心导杆平行，所述微控制器模块(8)设置在电子仓(9)内部；所述激光测速传感器(4)和倾角测量传感器(5)分别与微控制器模块(8)电连接，将测得的速度数据和倾角数据传输给微控制器模块(8)进行处理。
2.根据权利要求1所述的回弹仪，其特征在于，所述电子仓(9)的外表面设置触控屏(6)，所述触控屏(6)与微控制器模块(8)电连接，触控屏(6)与微控制器模块(8)进行交互从而控制回弹仪。
3.根据权利要求2所述的回弹仪，其特征在于，利用激光测速传感器(4)读取弹击冲锤(3)每次冲击后的回弹速度vb，定义回弹值S＝vb/v0，v0为冲击前的初始速度，微控制器模块(8)利用倾角数据对回弹值S进行修正，将修正后的回弹值利用触控屏(6)进行显示。
4.根据权利要求3所述的回弹仪，其特征在于，所述触控屏(6)包括两种测量选择模式：水平测量模式和非水平测量模式；选择水平测量模式时，微控制器模块(8)只接收激光测速传感器(4)采集的速度数据；选择非水平测量模式时，微控制器模块(8)接收激光测速传感器(4)采集的速度数据和倾角测量传感器(5)采集的倾角数据。
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