CN204945396U - 一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其包括用于产生交变磁场，并接收墙体中金属受该交变磁场的影响产生的感应磁场信息的金属探测模块，用于测量所述多功能墙体探测仪的水平状态并输出水平度信息的水平仪模块，用于接收感应磁场信息和水平度信息，对感应磁场信息进行处理输出距离显示信号，并对水平度信息进行处理输出水平度显示信号的控制电路模块，接收控制电路模块输出的距离显示信号的和水平度显示信号并显示的显示模块。本实用新型通过将测量墙体中的金属到探测仪器的距离和物体水平度测量功能集成到同一探测仪中，增加了探测仪的功能多样性。

Description

一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪器，尤其涉及一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪。

背景技术

在建筑行业，一般更多的是对建筑墙体中的金属、木梁、交流电的存在与否以及信号强度大小进行探测，而没有具体地探测墙体中金属介质距离的仪器。现有技术中一般利用激光测距仪测量距离，虽然激光测距仪存在精度高的优势，但只能测量空旷环境中物体表面到机器的距离，无法测量不透明介质中包含的金属到仪器的距离，也无法检测检测介质中是否含有金属，而且仪器比较复杂，制作的难度较大，成本较高，而且光学系统需要保持干净，否则将影响测量。

并且，在建筑装修等领域，还需要经常测量物体面的水平状态，如果为此再单独携带水平测量仪则过于麻烦，因此在实际工作中急需结合了水平测量功能和探测功能的多功能仪器的出现。实用新型“一种激光测距仪”(ZL201320136558.3)公开了一种带有气泡水平仪的激光测距仪，但是其采用的是原始的气泡水平仪，借助水泡相对刻线的偏移，凭肉眼判断被测平面是否水平，并估计出倾斜角度值。其测量精度很低，同时难以实现二自由度(正交)水平度测量，而且实时性差，不便于进行数据的传输、处理和分析，对数据的记录也很不方便，很难满足对高精度测量的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，同时具有测量墙体中的金属到仪器的距离和物体水平度测量功能。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，包括用于产生交变磁场，并接收墙体中金属受该交变磁场的影响产生的感应磁场信息的金属探测模块，用于测量所述多功能墙体探测仪的水平状态并输出水平度信息的水平仪模块，用于接收感应磁场信息和水平度信息，对感应磁场信息进行处理输出距离显示信号，并对水平度信息进行处理输出水平度显示信号的控制电路模块，接收控制电路模块输出的距离显示信号的和水平度显示信号并显示的显示模块。

优选地，所述金属探测模块包括用于产生交流信号的交流信号发生单元、产生交变磁场的磁场发射单元、接收感应磁场的磁场接收单元以及信号放大装置。

优选地，还包括用于探测墙体介质是否存在交流电的交流电探测模块。

优选地，所述交流电探测模块包括布置在电路板上用于接收交流电产生的电磁辐射的铜片以及运算放大电路。

优选地，所述铜片为1～3块。

优选地，所述水平仪模块为用于测量所述多功能墙体探测仪相互垂直两方向上的水平度信息的双轴加速度传感器模块或三轴加速度传感器模块。

优选地，还包括用于探测墙体介质中是否存在木梁的木梁探测模块。

优选地，所述木梁探测模块包括电容传感器以及检测电容变化的检测单元。

优选地，所述电容传感器由布置在电路板上的铜片、墙体以及位于铜片和墙体之间的介质构成。

优选地，还包括用于输入控制信号的输入模块，所述输入模块信号输出端与控制电路控制信号输入端相连。

本实用新型的有益效果为：将测量墙体中的金属到探测仪器的距离和水平度测量功能集成到同一个探测仪中，能同时检测墙体中钢筋的深浅和物体水平度，解决了其他探测仪器无法测量不透明介质中金属物体距离，无法确定金属物体在介质中的深浅位置的麻烦。同时，在探测仪中还集成了探测墙体介质中是否存在木梁的木梁探测模块以及探测墙体介质是否存在交流电的交流电探测模块，进一步增加探测仪功能的多样性。

通过探测墙体中金属物体的感应磁场强度，根据磁场强度随距离衰减的关系，计算出墙体中金属到探测仪下表面中心点的距离，比现有技术中只显示金属物体是否存在来得更加直观，更加清晰知道金属在介质中大致位置。

采用双轴加速度传感器模块或三轴加速度传感器模块的水平仪模块来实现对水平面上相互垂直的两个方向的水平度信息的测量并输出该两个方向的水平度数据到显示器上，测量精度高且实时性强，显示更加直观。

利用电容传感器探测墙体中木梁或其它异物的信号强度，测量精度高，能够使得探测仪探测的信息更加全面、直观。

在多功能墙体探测仪中加入交流电探测模块，能够及时探测墙体介质中的交流电信息，实时了解墙体中是否存在通电的导线以及通电导线交流电的强弱。同时，在建筑装修行业，经常需要在墙体上打孔，设置交流电探测模块能够避免在铺设通电导线的墙体区域打孔，降低危险。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型金属探测模块的结构示意图。

图3为本实用新型木梁探测模块的结构示意图。

图4为本实用新型木梁探测模块检测电容变化的检测单元电路原理图。

图5为本实用新型交流电探测模块的电路原理图。

图6为本实用新型显示模块在金属检测模式下示意图。

图7为本实用新型显示模块在木梁检测模式下示意图。

图8为本实用新型显示模块水平度检测结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做进一步描述。

参见图1，本实用新型的一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，包括控制电路模块1、探测墙体介质中是否存在金属物体并输出金属物体信号的金属探测模块2、检测探测仪与水平面所成的角度并输出水平度信号的水平仪模块3、向控制电路模块1输入控制信号的输入模块4、探测墙体介质中是否存在木梁并输出木梁信号的木梁探测模块5、探测墙体介质中是否有交流电并输出交流电信号的交流电探测模块6和用于显示结果的显示模块7。其中，控制电路模块1接收金属物体信号、水平度信号、木梁信号以及交流电信号，并对上述信号进行处理，最终输出到显示模块7进行显示。

又参见图1和图2，所述金属探测模块2包括交流信号发生单元21、磁场发射单元22、磁场接收单元23以及信号放大装置24，其中，磁场发射单元22可以为导电线圈。所述控制电路模块1控制交流信号发生单元21产生交流信号，驱动磁场发射单元22产生交变的磁场，墙体中的金属受该交变磁场的影响，产生感应磁场，磁场接收单元23接收该感应磁场，并将接收到的感应磁场信号通过信号放大装置24放大，再输送给控制电路模块1。控制电路模块1分析信号放大装置24输出的感应磁场强度信号的幅值，将信号的幅值信息转化为金属圆截面中心点到探测仪下表面中心点的距离信息，并在显示模块7上显示。

由于影响磁场强度的因素主要有金属的材质，距离，形状，发射磁场的强度，放大器的放大倍数，在这些因素中，材质，放大器的放大倍数，发射磁场的强度是可以确定的。而墙体中金属(一般为钢筋)的形状基本上一致的，小范围的形状变化对于距离来说是可以忽略的。并且在介质中，磁场强度随距离成衰减的关系，所以可以通过分析信号放大装置24输出的感应磁场强度信号幅值，来确定墙体中金属圆截面中心点距离仪器下表面中心点的距离。

本实施方式中，墙体内钢筋的直径为20mm，将钢筋分别放在距离仪器10mm，20mm，30mm，40mm，……等距离处，测量记录探测仪测得的磁场信号强度幅值，然后将这些磁场信号强度幅值作为标准，确定一个标准值，在实际测量中把测得的磁场信号强度幅值和这个标准值比较，来确定墙体中金属圆截面中心点距离探测仪下表面中心点的距离。

所述水平仪模块3可采用双轴加速度传感器模块，用于采集水平面上相互垂直的两个方向的倾斜度信息，并以数字信号的形式输送到控制电路模块1进行数据译码和处理，加速度传感器可选用ADXL202JQC或其它，当然也可采用三轴加速度传感器模块来作为水平仪模块使用。其中，水平仪模块3可以固定于多功能墙体探测仪的内部电路板上或结构件上。

控制电路模块1将水平仪模块3的双轴加速度传感器模块的数据信号数据进行校正、译码，将信号变为与水平面的夹角值，送至显示模块7，将数值显示出来，具体参见图7，以水平面为基准，探测仪在水平面上相互垂直的两个方向上的倾斜角度值均为45°。其中，控制电路模块1可选用HT46R52或其它单片机。

参见图3-4，所述木梁探测模块5包括电容传感器以及检测电容变化的检测单元51，电容传感器由铜片52、墙体以及位于铜片52和墙体之间的介质构成，所述铜片52布设在检测电容变化的检测单元51的电路板上，铜片一般设置1～3块，在本实施方式中，参见图3，铜片为2块，每片铜片都和墙体形成一个电容，本实施方式相当于设置了2个电容，当木梁或者异物处于某一块铜片下方时，那么该铜片所形成的电容的容值就会发生改变，通过检测电容变化的检测单元51检测到该铜片的电容发生变化，从而确定木梁或者异物位于该铜片下方。

参见图4，检测电容变化的检测单元51包括比较器U1、比较器U2、逻辑异或门U3、两个RC电路、均值电路和参考电压Vref，两个RC电路分别由R1、C1以及R2、C2构成，均值电路由R3、R4和C3构成。其中，C1为固定大小的电容元件，C2是由布置在电路板上的铜片和墙体形成的一个电容，电阻R1和电阻R2具有相同的阻值，比较器U1和比较器U2在电阻R1和电阻R2的一端输入方波信号。

当比较器U2同相输入端的电压大于Vref电压时，比较器U2输出高电平，当U2同相输入端的电压小于Vref电压时，比较器U2输出低电平。当U1同相输入端的电压大于Vref电压时，比较器U1输出高电平，当U1同相输入端的电压小于Vref电压时，比较器U1输出低电平。如果电容C1和电容C2的容值不一样大，那么RC的延时不一样，所以比较器U1和比较器U2输出的信号在占空比和延时不一样。

将比较器U1和比较器U2的输出信号通过逻辑异或门U3进行异或，得到一个脉冲信号，再通过均值电路将脉冲信号转化为电平，脉冲信号的占空比直接影响电平的高低，最后根据电平的高低来确定电容C2电容值的变化。最后，检测电容变化的检测单元51输出的电平信号经过信号放大装置24放大后输入控制电路模块1，通过分析信号的大小来确定木梁强度信号的大小。比较器U1和比较器U2可选为LM339电压比较器或其它。

本实施方式通过设置交流电探测模块6来探测墙体介质中是否存在通电的导线，参见图5，所述交流电探测模块6包含用于接收交流电产生的电磁辐射的铜片E1以及运算放大电路，铜片E1布置在电路板上，当然铜片E1也可以为导线。运算放大电路由运算放大器U4、电容C4、电容C5和电阻R5构成，运算放大器U4可选为AD8605，工作时，在运算放大器U4的正相输入端施加一个参考电压Vref，电路板上的铜片或者导线E1感应墙体介质中交流电的电磁辐射(这里为通电导线产生的电磁辐射)，产生微小电压变化，通过运算放大电路将信号进行放大，根据放大电路输出信号的幅值，就可以判断外界交流电的情况。当信号幅值大说明墙体介质的交流电强，反之则说明墙体介质的交流电弱。

所述显示模块7可以采用彩屏或黑白点阵屏显示器，用于显示控制电路模块1传输过来的距离信息、中心点显示信息、测量类型信息、信号强度信息和水平状态信息等。

所述输入模块4可采用按键结构，也可采用触摸屏等其它数据输入结构形式，输入模块4信号输出端与控制电路控制信号输入端相连，用于向控制电路模块1输入控制信号。

当在输入模块4中选中金属检测模式，显示模块7包含中心点显示区71、距离信息显示区72、测量类型显示区73和磁场强度显示区74，参见图3，中心点显示区71为十字形状时说明金属位于探测仪的正下方，距离信息显示区72显示的为墙体中金属距离探测仪下表面中心点的距离，图5中测量类型显示区73的图案表示当前为金属检测模式，磁场强度显示区74用矩形格和信号强度相对值来表示检测到的金属信号的强度，其中，矩形格的格数越多，信号强度相对值越大，则表示信号越强。

当在输入模块4中选中木梁检测模式，显示模块6包含中心点显示区71、测量类型显示区73和信号强度显示区74，参见图4，中心点显示区71为十字形状时说明木梁位于探测仪的正下方，图7中测量类型显示区73的图案表示当前为木梁检测模式，磁场强度显示区74用矩形格和信号强度相对值来表示检测到的木梁信号的强度。其中，与金属检测模式相同，当木梁信号的强度越强时，矩形格的格数越多，信号强度相对值越大。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，包括用于产生交变磁场，并接收墙体中金属受该交变磁场的影响产生的感应磁场信息的金属探测模块，用于测量所述多功能墙体探测仪的水平状态并输出水平度信息的水平仪模块，用于接收感应磁场信息和水平度信息，对感应磁场信息进行处理输出距离显示信号，并对水平度信息进行处理输出水平度显示信号的控制电路模块，接收控制电路模块输出的距离显示信号的和水平度显示信号并显示的显示模块。

2.如权利要求1所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，所述金属探测模块包括用于产生交流信号的交流信号发生单元、产生交变磁场的磁场发射单元、接收感应磁场的磁场接收单元以及信号放大装置。

3.如权利要求1所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，还包括用于探测墙体介质是否存在交流电的交流电探测模块。

4.如权利要求3所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，所述交流电探测模块包括布置在电路板上用于接收交流电产生的电磁辐射的铜片以及运算放大电路。

5.如权利要求4所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，所述铜片为1～3块。

6.如权利要求1所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，所述水平仪模块为用于测量所述多功能墙体探测仪相互垂直两方向上的水平度信息的双轴加速度传感器模块或三轴加速度传感器模块。

7.如权利要求1所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，还包括用于探测墙体介质中是否存在木梁的木梁探测模块。

8.如权利要求7所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，所述木梁探测模块包括电容传感器以及检测电容变化的检测单元。

9.如权利要求8所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，所述电容传感器由布置在电路板上的铜片、墙体以及位于铜片和墙体之间的介质构成。

10.如权利要求1所述的带距离显示和水平仪的多功能墙体探测仪，其特征在于，还包括用于输入控制信号的输入模块，所述输入模块信号输出端与控制电路控制信号输入端相连。