CN205958403U - 一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，它包括振捣棒和振动电机，其特征在于：所述振捣棒外部通过L形支杆固定连接有压力传感器，所述压力传感器通过导线与仪表放大器、转换器、单片机、编码器、数据发射单元以及工作电源串联，所述压力传感器能够采集到动态压力数据并实时传输到施工区域外的计算机，所述计算机与数据接收模块相连。在混凝土振捣质量控制过程中，根据振捣中混凝土的运动机理，通过压力传感器监测振捣过程中混凝土动态作用力，从而进行实时分析、判断，直观的反应出混凝土的密实性，对振捣作业进行实时控制。
Description
技术领域
本实用新型属于混凝土施工机械领域，用于在混凝土浇筑过程中对混凝土的密实度和均匀度的实时监测，具体涉及一种智能振捣装置。
背景技术
近年来，随着我国建筑业的不断发展，混凝土工程的规模在不断扩大，这对混凝土施工技术和混凝土浇筑质量提出了新的更高要求。密实性和均匀性是混凝土振捣质量的重要评判指标之一，因此，如何直观地、实时地获得混凝土振捣过程中的密实度和均匀度成了混凝土振捣质量控制的关键。
目前，专家学者已经通过确定振捣时间和监测振捣路径的方法来对混凝土的振捣质量进行评判。实时监测振捣棒的振捣路径，根据振捣棒的影响半径，可以较好的获得振捣过的和未振捣的区域，避免漏振；对于欠振和过振的问题，通常是将现场采集的实际振捣时间与系统中预设的参考振捣时间对比，从而完成对振捣质量的评判。但是，振捣时间只能作为振捣密实性的一个间接指标，其结果误差较大、不能直观的反应出混凝土的密实度和均匀度。
因此，在混凝土振捣质量控制过程中，根据振捣中混凝土的运动机理，通过压力传感器监测振捣过程中混凝土动态作用力，从而进行实时分析、判断，直观的反应出混凝土的密实性，对振捣作业进行实时控制，进而形成一套智能监测混凝土振捣状态的装置。
实用新型内容
本实用新型根据现有技术的不足公开了一种效果更直观、预报精度更高的智能识别混凝土密实度的振捣棒装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，它包括振捣棒和振动电机，其特征在于：所述振捣棒外部通过L形支杆固定连接有压力传感器，所述压力传感器通过导线与仪表放大器、转换器、单片机、编码器、数据发射单元以及工作电源串联，所述压力传感器能够采集到动态压力数据并实时传输到施工区域外的计算机，所述计算机与数据接收模块相连。
所述数据接收模块包括电源71、数据接收器和解码器，它们之间形成串联回路，解码器对接收到的信号进行调解，并传输到计算机对数据进行筛选、分析和计算。
所述L形支杆采用中空的金属材料制成，所述导线穿过L形支杆的中心孔，所述L形支杆上设置有刻度，其短边端点焊接在振捣棒末端，长边末端固定安装压力传感器，所述L形支杆长边与振捣棒平行并保持一定水平距离。
所述压力传感器采用USC30陶瓷传感器。
所述仪表放大器采用AD620仪表放大器；所述转换器为四位半的双积分A/D转换器；所述单片机采用AT89C51型号单片机；所述数据发射单元采用F04E发射模块，发射频率为433MHz；所述数据接收模块的数据接收单元72采用3310A接收模块，接收频率433MHz；所述工作电源和数据接收模块的电源71都采用2000MAH3.7V锂电池。
所述仪表放大器、转换器、单片机、编码器、数据发射单元以及工作电源采用封装结构，使数据采集、传输系统模块化，工作时可将模块置与背包中，方便施工人员携带。
本实用新型有如下有益效果：
工作过程中振捣棒在振动电机的作用下插入到混凝土内部，通过L形支杆头部的压力传感器采集到实时的动态压力数据，并通过数据发射单元将数据发射，同时数据接收器将接受到压力数据，通过解码器对接收到的信号进行调解，并传输到计算机对数据进行筛选、分析和计算。
通过数据分析之后，将混凝土振捣状态信息实时反馈给现场施工人员，当混凝土达到上述最优密实状态时，通过报警器实时预警，此时，应停止振捣或将振捣器拔出混凝土，完成对混凝土振捣质量的监测和控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型智能识别混凝土密实度的振捣棒装置整体结构示意图。
图2是本实用新型L形支杆剖面图。
图3是本实用新型振捣棒结构示意图。
图4是本实用新型数据采集、传输、处理流程图。
图5是本实用新型振捣棒工作效果图。
图中：振动电机1、振捣棒2、L形支杆3、压力传感器4、导线5、数据采集传输模块6、数据接收模块7、计算机8；
工作电源61、数据发射单元62、单片机63、转换器64、仪表放大器65、编码器66；
电源71、数据接收器72、解码器73。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
如图1-3，一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，它包括振捣棒2和振动电机1，其特征在于：所述振捣棒2外部通过L形支杆3固定连接有压力传感器4，所述压力传感器4通过导线5与仪表放大器65、转换器64、单片机63、编码器66、数据发射单元62以及工作电源61串联，所述压力传感器4能够采集到动态压力数据并实时传输到施工区域外的计算机8，所述计算机8与数据接收模块7相连。通过计算机8对接收到的压力数据进行筛选、分析和计算，并将计算结果实时的反馈给现场施工人员进行实时预警，实现对振捣作业的控制。
进一步的，所述数据接收模块7包括电源71、数据接收器72和解码器73，它们之间形成串联回路，解码器73对接收到的信号进行调解，并传输到计算机8对数据进行筛选、分析和计算。
如图2中，进一步的，所述L形支杆3采用中空的金属材料制成，所述导线5穿过L形支杆3的中心孔，所述L形支杆3上设置有刻度，其短边端点焊接在振捣棒2末端，长边末端固定安装压力传感器4，所述L形支杆3长边与振捣棒2平行并保持一定水平距离。通过采用中空结构能够方便的布置导线5，进一步的，所述L形支杆3长边端点并未到达振捣棒2顶端，而是留出了一段距离，是因为在振捣作业时，为提高混凝土坯层间的层间结合质量，会使振捣棒2插入下层混凝土10—15cm，而不能将传感器插入到下层混凝土。
进一步的，所述压力传感器4采用USC30陶瓷电容压力传感器。陶瓷电容压力传感器4没有液体的传递，过程压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，衬底的电极与膜片电极的电容量与压力大小变化成比例，使膜片产生0.03mm的位移，电容的变化值经激光微调，传感器专用信号调理电路放大输出高达4500mV的直流电压。
进一步的，所述仪表放大器65采用AD620仪表放大器；所述转换器64为四位半的双积分A/D转换器；所述单片机63采用AT89C51型号单片机；所述数据发射单元62采用F04E发射模块，发射频率为433MHz；所述数据接收模块7的数据接收单元(72)采用3310A接收模块，接收频率433MHz；所述工作电源61和数据接收模块7的电源(71)都采用2000MAH3.7V锂电池。
进一步的，所述仪表放大器65、转换器64、单片机63、编码器66、数据发射单元62以及工作电源61采用封装结构，使数据采集、传输系统模块化，工作时可将模块置与背包中，方便施工人员携带。
本实用新型的工作过程和工作原理为：
如图4-5，在振捣棒2影响半径内布置陶瓷电容式压力传感器4，振捣开始后，振捣棒2影响范围内的混凝土会随着振动由蓬松向密实的状态运动，这个运动过程必然产生一个动态挤压作用力F。根据这一特性，通过压力传感器在振捣过程中实时反馈混凝土的挤压作用力。刚开始振捣时，随着混凝土密实度的增大，其作用力也随之明显增大；混凝土达到密实后，作用力不再随振捣时间的延长而明显增加，逐渐趋于平稳，把趋于平稳这段为振捣密实区间，即最优密实状态；随着振捣时间继续延长，混凝土粗骨料下层，使下层混凝土比重增大，其作用力又随之增大，此时则发生过振。
本实用新型的计算机8，外接数据接收模块7，模块中包含解码器73、数据接收单元72和电源71，接收数据时通过解码器73对收到的信号进行解调，通过计算机8对数据进行筛选、分析和计算。将混凝土振捣状态信息实时反馈给现场施工人员，当混凝土达到上述最优密实状态时，通过报警器实时预警，此时，应停止振捣或将振捣器拔出混凝土，完成对混凝土振捣质量的监测和控制。
图5中，1为逐步密封阶段，2为密实稳定阶段，3为过渡振捣阶段。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (6)
1.一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，其特征在于：它包括振捣棒（2）和振动电机（1），其特征在于：所述振捣棒（2）外部通过L形支杆（3）固定连接有压力传感器（4），所述压力传感器（4）通过导线（5）与仪表放大器（65）、转换器（64）、单片机（63）、编码器（66）、数据发射单元（62）以及工作电源（61）串联，所述压力传感器（4）能够采集到动态压力数据并实时传输到施工区域外的计算机（8），所述计算机（8）与数据接收模块（7）相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，其特征在于：所述数据接收模块（7）包括电源(71)、数据接收器（72）和解码器（73），它们之间形成串联回路，解码器（73）对接收到的信号进行调解，并传输到计算机（8）对数据进行筛选、分析和计算。
3.根据权利要求1所述的一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，其特征在于：所述L形支杆（3）采用中空的金属材料制成，所述导线（5）穿过L形支杆（3）的中心孔，所述L形支杆（3）上设置有刻度，其短边端点焊接在振捣棒（2）末端，长边末端固定安装压力传感器（4），所述L形支杆（3）长边与振捣棒（2）平行并保持一定水平距离。
4.根据权利要求1所述的一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，其特征在于：所述压力传感器（4）采用USC30陶瓷传感器。
5.根据权利要求1所述的一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，其特征在于：所述仪表放大器（65）采用AD620仪表放大器；所述转换器（64）为四位半的双积分A/D转换器；所述单片机（63）采用AT89C51型号单片机；所述数据发射单元（62）采用F04E发射模块，发射频率为433MHz；所述数据接收模块（7）的数据接收单元(72)采用3310A接收模块，接收频率433MHz；所述工作电源（61）和数据接收模块（7）的电源(71)都采用2000MAH3.7V锂电池。
6.根据权利要求1所述的一种智能识别混凝土密实度的振捣棒装置，其特征在于：所述仪表放大器（65）、转换器（64）、单片机（63）、编码器（66）、数据发射单元（62）以及工作电源（61）采用封装结构，使数据采集、传输系统模块化，工作时可将模块置与背包中，方便施工人员携带。
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