CN202092994U

CN202092994U - 便携式红木家具检测仪

Info

Publication number: CN202092994U
Application number: CN2011201598866U
Authority: CN
Inventors: 葛志鑫; 张自嘉
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-05-19

Abstract

本便携式红木家具检测仪它包括带有标尺刻度的可伸缩式支架、超声波声速测量单元、触摸式液晶屏、微处理器、电源和仪器主体；所述可伸缩式支架呈L形，且一端设置在仪器主体内部滑槽内，另一端的弯折处向内与仪器主体外下端形成相对端；所述超声波声速测量单元包括超声波探头、发射驱动电路和接收电路，该发射驱动电路、接收电路、电源和触摸式液晶屏分别与微处理器相连，并且都设置在仪器主体内；所述超声波探头分别设置在可伸缩式支架与仪器主体的相对端。触摸式液晶屏用于测量过程参数的选择以及测量结果的显示，且可提供包括仪器自检、模式设定等开关量设置功能，并与控制电路相连接。该仪器可一种可用于现场检测红木家具真伪度的便携式仪器。

Description

便携式红木家具检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种便携式红木家具检测仪，尤其是一种可用于现场检测红木家具真伪度的便携式超声波检测仪，并能够对检测结果给予建议值。

背景技术

红木家具已不单单是作为平常人家的摆设了，随着红木木材的越来越稀少，其做成的家具不管从经济价值上，还是研究价值上都已经有了越来越大的提升。当现代家具制造技术越来越发达的今天，由于巨大利润的驱动，也使得在红木家具行业出现了以次充好、利用假材料代替红木等不良行为；再加上现代家具制造业中出现的装饰技术等，使得单单从材料纹理、触感等传统辨别法以及单凭肉眼识别等方法都无法准确辨识出家具材料的真伪度；因此，有必要采用更为先进的技术对红木家具的真伪度进行测量及辨别。

随着现代电子技术的发展，以及超声波检测技术的快速发展趋势，使得超声波测量不仅在国民的生产生活中得以有了广泛的应用，也使得超声波的检测技术在木材判别等各行各业都有了越来越深入的应用，由于传统的采样辨别法必须破坏样品的完整性等措施、以及鉴定过程的复杂性和权威性等限制，使得红木家具的检测无法满足人们的消费、生产需要，因此，便携式红木家具检测仪可以更好的协助分辨红木家具的真伪度，从而为消费者以及投资商等提供科学的判别依据。

发明内容

本实用新型专利针对目前现有的技术状况，提供了一种便携式红木家具检测仪，可用于现场检测红木家具的真伪度。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种便携式红木家具检测仪，其特征是：它包括带有标尺刻度的可伸缩式支架、超声波声速测量单元、触摸式液晶屏、微处理器、电源和仪器主体；所述可伸缩式支架呈L形，且一端设置在仪器主体内部滑槽内，另一端的弯折处向内与仪器主体外下端形成相对端；所述超声波声速测量单元包括超声波探头、发射驱动电路和接收电路，该发射驱动电路、接收电路、电源和触摸式液晶屏分别与微处理器相连，并且都设置在仪器主体内；所述超声波探头分别设置在可伸缩式支架与仪器主体的相对端。其中控制电路包括所述的电源、微处理器及附属电路。

该仪器还设置有压力传感器，该压力传感器安装在仪器主体与可伸缩式支架的相对端，且该压力传感器的信号输出端与微处理器相连。压力传感器用于检测所施加外力是否已达到预定值，以提供更好的传感器与所检测材料间的耦合程度。

超声波声速测量单元为两组，即设置两个超声波探头、两路发射驱动电路、两路超声波接收电路，且两组超声波声速测量单元的超声波探头分别设置在可伸缩式支架与仪器主体的相对端。

仪器主体部分还包括带有刻度的调节旋钮及微分旋钮，调节旋钮及微分旋钮分别与可伸缩式支架通过螺纹配合。

调节旋钮与可伸缩支架在仪器主体内部的部分相连接（旋转调节旋钮时，微分旋钮将跟着旋转；同时，由微分旋钮、调节旋钮以及可伸缩支架上的刻度将共同读出可伸缩支架伸出仪器主体外部部分的长度值），通过调节旋钮可改变支架在仪器主体外部的长度。

触摸式液晶屏用于测量过程参数的选择、仪器自检、模式设定以及测量结果的显示等功能。

触摸式液晶屏与微处理器通过驱动电路相连，其触摸、显示功能主要负责检测结果的显示，以及检测过程的选择显示等；当仪器开机后，其主要检测过程的选择菜单项将由触摸屏代替，从而实现人机交互的协调性和美观性。

超声波的发射受微处理器的I/O接口控制，当为高电平脉冲时，发射一个很窄的超声波脉冲，经过介质的传播后，由接收端超声波探头接收，并经放大、滤波、整流后，接收端输出电平将发生变化，输入到微处理器的I/O接口，通过微处理器中的定时器计算出信号的渡越时间。超声波的发射需要一个较高的电压，在一百伏左右，视测量距离不同会有一定的变化，图5给出了高电压的发生电路。

触摸式液晶屏同时将提供一定的开关量参数以供测量时选择，包括仪器自检、模式设定等功能，并与微处理器相连。

电源部分包括蓄电池的滤波、稳压电路，蓄电池也可为可充电电池，以方便作现场检测，该仪器还设有具有通信功能的输出接口电路，具有通信功能的输出接口，以提供检测数据的输出或打印等。

本实用新型相比现有红木家具的判别法有如下优点：

1、仪器结构更简单、检测精度更高，并且是可便携式设计。避免了传统式大型仪器的判别复杂性，以及人工判别带来的不确定因素。

2、通过应用更为先进的超声波检测技术，可以保证检测的科学性和准确性。

3、体积小，操作方便，更有利于非专业人员的使用。

附图说明

图1为系统总体结构图。

图2为测量控制电路原理图。

图3为超声波发射驱动电路图。

图4为超声波接收电路图。

图5为高压发生器。

图6为红木家具检测过程的程序流程框图。

其中：1为仪器的人握把手，2为触摸式液晶屏，3为固定螺丝，4为带有螺纹的可伸缩式支架，5为仪器的开关机等设置键，6为超声波探头，7为调节旋钮，8为带有50分格的微分旋钮。

图3中:R₅和R₈根据测量材料的厚度有一定的不同变化，大小在几十

至1

之间，C₃根据发射脉冲的长短也有一定的变化，约为几十。

图4中：C₅、C₆、C₇均为

量级的电容，C₈在几百个

左右，R₉ 、R₁₀、R₁₁、R₁₂的值需要根据检测范围和信号的强度调整，即改变放大倍数。

图5：C₁₀压电容，其值较大时，滤波效果会相对较好。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

如图1所示，本实用新型中仪器把手1用于仪器检测时保持仪器自身的稳定和安全，触摸式液晶屏2其触摸、显示功能用于在开机后，仪器检测前所需的模式选择设定、环境参数（例如温度）等前期参数的设定、选择，以及检测结果的显示等，其通过与微处理器的实时通信，不仅改善了人机交互界面的协调性，也使得仪器更具美观和实用性。

仪器主体与可伸缩支架之间的连接，是通过仪器主体部分调节旋钮7自身所带的阴螺纹，可伸缩式支架自身带有的阳螺纹在调节旋钮的阴螺纹作用下可以进行自由前进或后退；调节旋钮7主要用于调节可伸缩式支架在仪器主体部分外的支架长度；当进行长度测量时，旋转调节旋钮7使得可伸缩支架伸展足以卡住待测家具的板材，旋紧调节旋钮，在旋紧调节旋钮的同时，带有50分格的微分旋钮8将跟着旋转；当超声波测量单元两传感器之间施加的压力等于大于预定值时，停止调节旋钮的旋紧操作，并拧紧固定螺丝3，使得仪器主体与可伸缩支架间处于相对固定的状态。此时，将由可伸缩支架自带的刻度、调节旋钮、微分旋钮共同读取可伸缩支架伸出仪器主体外部分的长度值，并通过后期人工处理，获得超声波测量单元之中，两超声波传感器之间相距的距离。

用于测量声速的超声波声速测量单元6位于仪器主体和可伸缩式支架4的相对端，其所用超声探头为收发两用型，其频率在1MHz-3MHz范围内，若频率低，精度会降低些，频率高则可以有更高的检测精度，但同时也将需要稍大的发射功率。本实用新型的微处理器为ARM，这里采用三星公司的S3C2440微处理器，其定时器计时频率可以达到100MHz及以上。超声波声速测量单元6通过测量超声波信号的在固定距离下的信号渡越时间来实现声速的测量，距离是由仪器主体上的调节旋钮7根据实际压力要求所定，为了更好的获得检测精度，必须使得传感器与所测材料间能够有很好的耦合度，因此，施加恒定外力的功能由此调节旋钮7和固定螺丝3所确定。

当进行检测时，首先应把可伸缩式支架卡在所测材料的边缘上，并对调节旋钮进行操作，使得支架与所测材料间能够紧密耦合，当其压力达到一定值时，仪器主体上的液晶显示器将显示出当前外力已经足够检测的进行了。而后可打开仪器主体上的模式设定键进行检测模式的选择，进而进行检测工作。

图3给出了超声波声速测量单元的发射驱动电路，图4给出了超声波声速测量单元的接收电路，图3中所示的高电压Vh由高压发生电路获得，图3中的MOS管通过微处理器发出的脉冲驱动三极管的通断从而控制其导通或截止，进而激励超声探头（波换能器Y2）产生超声波脉冲信号。超声波发射与接收采用收发两用型的单探头设计，当一端超声波探头发射信号时，另一端超声波探头负责接收，但为了获得更为精确的检测结果，因此也可以反过来进行超声波信号的发射、接收工作，所以可以设计两个超声波声速测量单元。这样，就可以避免因单次的时间测量误差引起检测结果的不确定性，图3所示的超声波发射驱动电路在工作时，将驱动超声波探头Y2发射预定数目的脉冲波，并由图4所示的超声波接收电路接收，由于设计为收发一体式，因此在超声波声速测量单元之中的一个超声波探头发射脉冲波时，另一个超声波探头将处于接收状态，即图3所示的发射驱动电路驱动发射的超声波脉冲将由设置在相对位置的另一组超声波接收电路进行接收。图3中的T1和图4中的A均与微处理器的I/O引脚相连。

图5给出了发射驱动电路采用的高压发生电路。由于超声波发射需要较高的电压，而同时便携式仪器所能提供的电压有限，因此，图5中是通过控制MOS管的导通与截止将直流变为交流后通过1:10的变压器将12V的直流电压变为100V左右的直流电压。图5中的T2与微处理器的I/O引脚相连。

电源部分为整个系统提供电能，通常可以采用可充电式蓄电池进行提供源电压，进而经过系统的滤波、稳压电路后，通过导线与系统其它部分相连接，从而对系统进行供电。

本实用新型的使用过程如下：

为了获得更精确的检测结果，因此在检测时应选择所测家具的平整区，将本实用新型的可伸缩式支架远离仪器主体的一端卡在所测材料的一面，仪器主体则放在所测材料的一面，这样就形成了夹击的测量结构，通过调节旋钮7和固定螺丝3进行传感器表面所受压力的施加，在施加恒定外力前应在传感器（图1所示的6）与所测材料的表面涂上一层黄油或者耦合剂，以使得传感器与所测材料的耦合程度更好，测量更可靠。而后通过调节旋钮进行施加外力的工作，当施加的外力达到预定值时，仪器将提示已达到预定值的信息。此时旋紧固定螺丝3；这一步检测前的操作时整个检测过程的重中之重，因此需小心、严谨的进行。

当第一步进行完毕后，即可打开仪器检测模式，此时，显示器上将显示检测过程中需要先前设定的参数量（例如：温度、距离值等），按照要求输入后，仪器将进行自动检测，通过液晶显示器显示检测结果（参考国家标准声音在红木中的速度大约为1500m/s左右，这个数值将随着温度和环境湿度有一定的变化范围），若实际测得的声速在此声速允许误差范围内，仪器将视实际情况给予肯定的建议值；若测得的声速不在此声速范围内，仪器将给予否定的建议值；同时将给出所受检测材料的真伪度百分比建议值；也将提醒操作者可换个检测区进行第二次检测等信息。

Claims

1.一种便携式红木家具检测仪，其特征是：它包括带有标尺刻度的可伸缩式支架、超声波声速测量单元、触摸式液晶屏、微处理器、电源和仪器主体；所述可伸缩式支架呈L形，且一端设置在仪器主体内部滑槽内，另一端的弯折处向内与仪器主体外下端形成相对端；所述超声波声速测量单元包括超声波探头、发射驱动电路和接收电路，该发射驱动电路、接收电路、电源和触摸式液晶屏分别与微处理器相连，并且都设置在仪器主体内；所述超声波探头分别设置在可伸缩式支架与仪器主体的相对端。

2.根据权利要求1所述的便携式红木家具检测仪，其特征是：该仪器还设置有压力传感器，该压力传感器安装在仪器主体与可伸缩式支架的相对端，且该压力传感器的信号输出端与微处理器相连。

3.根据权利要求1所述的便携式红木家具检测仪，其特征是：该仪器还设有具有通信功能的输出接口电路。

4.根据权利要求1所述的的便携式红木家具检测仪，其特征是：超声波声速测量单元为两组，即设置两个超声波探头、两路发射驱动电路、两路接收电路，且两组超声波声速测量单元的超声波探头分别设置在可伸缩式支架与仪器主体的相对端。

5.根据权利要求1所述的便携式红木家具检测仪，其特征是：所述可伸缩式支架包括带有刻度的调节旋钮及微分旋钮。