CN208296786U - 一种螺栓检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种螺栓检测仪。该螺栓检测仪包括：同步电路、扫描电路、发射电路、探头组、接收放大电路、示波器和电源。应用本实用新型可以测量螺栓埋入混凝土中的长度和内部质量缺陷。
Description
技术领域
本申请涉及工程检测技术领域，尤其涉及一种螺栓检测仪。
背景技术
锚固螺栓是锚固在某基材(如混凝土、砖砌体、石材、塑料等)内，既能与基材共同作用(保持拉力、剪力等)，又能起到与被固定件相连接作用的机械零件或组合。
在工业、民用建筑物、构筑物中，常常使用锚固螺栓来连接上部钢结构、钢柱与混凝土基础，安装幕墙、储物柜架，尤其工业设备与混凝土基础的连接全部依赖大量的、各种类型的锚固螺栓。然而，锚固螺栓在长期运行中，由于高温及高应力的作用，螺栓材料易产生热脆、蠕变、疲劳和应力腐蚀；由于安装中预紧力过高等原因，螺栓材料易产生裂纹。随着设备运行时间的增加，螺栓出现裂纹、锈蚀、损伤的几率不断增大。如果在使用过程中进行定期检查，及时检测出锚固螺栓的损伤，及时排查隐患，无疑对建筑物、构筑物、设备的安全运行和使用以及工作人员的安全操作都具有重要意义。
但是，目前的现有技术中还没有一种专门的螺栓检测仪来测量螺栓埋入混凝土中的长度和内部质量缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)，无法进行埋入混凝土中的螺杆的长度、内部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的无损检测、定位、评估和诊断。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种螺栓检测仪，从而可以测量螺栓埋入混凝土中的长度和内部质量缺陷。
本实用新型的技术方案具体是这样实现的：
一种螺栓检测仪，该螺栓检测仪包括：同步电路、扫描电路、发射电路、探头组、接收放大电路、示波器和电源；
所述同步电路，用于同步触发所述扫描电路和发射电路；
所述扫描电路，用于产生锯齿波电压，并将所述锯齿波电压施加在所述示波器的水平偏转板上；
所述发射电路，用于产生电脉冲，并将所述电脉冲输出至所述探头组中的探头；
所述探头组中包括一个或多个探头，所述探头用于在接收到的电脉冲的激励下发射预设频率的超声波，并接收被物体反射的反射波信号，并将所接收的反射波信号转换成电信号输出至所述接收放大电路；其中，探头组中的每个探头所发射的超声波的频率不同；
所述接收放大电路，用于对从所述探头接收到的电信号进行放大、检波，并处理后的电信号输出至所述示波器的垂直偏转板上，并在所述示波器的荧光屏上显示；
所述示波器，用于根据施加在水平偏转板上的锯齿波电压以及由所述接收放大电路施加在垂直偏转板上的电信号，显示相应的波形或图像；
所述电源，用于为所述螺栓检测仪中的各个部件提供电能。
其中，所述探头组中设置有三个探头：第一探头、第二探头和第三探头；
所述第一探头，用于发射频率为7MHz的超声波，以检测直径为6mm～12mm的螺栓；
所述第二探头，用于发射频率为2.5MHz的超声波，以检测直径为12mm～40mm的螺栓；
所述第三探头，用于发射频率为0.5MHz的超声波，以检测直径大于40mm的螺栓。
其中，所述第一探头的直径为5mm；所述第二探头的直径为10mm；所述第三探头的直径为20mm。
如上可见，在本实用新型中的螺栓检测仪中，在本实用新型的技术方案中，由于使用发射电路产生电脉冲，激励相应的探头发射超声波，并将接收到的反射波进行放大后，显示在示波器上，从而可以根据所述示波器上所显示的波形，测量螺栓埋入混凝土中的长度和内部质量缺陷，完成对螺栓的检测。另外，由于探头组中可以设置多个探头，因此还可以根据所需探测的螺栓的尺寸，选择对应的探头进行检测，从而提高检测的精度和准确性。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的螺栓检测仪的结构示意图。
图2为本实用新型实施例中的示波器所显示的波形的示意图。
图3为本实用新型实施例中的示波器所显示的图像的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型实施例中的螺栓检测仪的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例中的螺栓检测仪包括：同步电路11、扫描电路12、发射电路13、探头组14、接收放大电路15、示波器16和电源17。
其中，所述同步电路11(又可称为触发电路)，用于同步触发所述扫描电路12和发射电路13。
例如，在本实用新型的一个具体的较佳实施例中，所述同步电路可以每秒钟产生数十至数千个脉冲，用来触发所述扫描电路和发射电路等，使这些电路可以步调一致、有条不紊地工作。因此，同步电路是整个螺栓检测仪的“中枢”，如果同步电路出现故障，则整个螺栓检测仪将无法正常工作。
另外，所述扫描电路12(又可称为时基电路)，用于产生锯齿波电压，并将所述锯齿波电压施加在所述示波器16的水平偏转板上。
在本实用新型的技术方案中，扫描电路产生的锯齿波电压施加在所述示波器的水平偏转板上时，将使得示波管的荧光屏上的光点沿水平方向作等速移动，产生一条水平扫描时基线。
另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，螺栓检测仪面板上的深度粗调、微调、扫描延迟等旋钮实际上都是扫描电路的控制旋钮。当使用上述螺栓检测仪进行检测时，可以根据被探螺栓的探测深度范围选择适当的深度档级，并配合上述的微调旋钮进行调整，使得示波管的刻度板的水平轴上每一格代表一定的距离。
另外，所述发射电路13，用于产生电脉冲，并将所述电脉冲输出至所述探头组14中的探头。
在本实用新型的技术方案中，上述的发射电路可以产生几百伏至上千伏的电脉冲。上述电脉冲输出至探头组中的探头时，可以激励探头发射出超声波。
另外，所述探头组14中可以包括一个或多个探头，所述探头用于在接收到的电脉冲的激励下发射预设频率的超声波，并接收被物体(例如，待测螺栓10)反射的反射波信号，并将所接收的反射波信号转换成电信号输出至所述接收放大电路15；其中，探头组中的每个探头所发射的超声波的频率不同。
在本实用新型的技术方案中，可以在探头组14中设置一个或多个探头。当探头组14中设置了多个探头时，可以根据所需检测的螺栓的材料、直径、长度等参数，选用合适的探头发射超声波进行检测。
在本实用新型的技术方案中，探头所发射的超声波可以进入金属材料的内部，并在由一截面进入另一截面时，将在界面边缘发生反射，产生反射波。因此，当超声波束从混凝土结构到达螺栓并进入螺栓内部时，如果遇到不同介质界面(包括螺栓中的缺陷的分界面、螺栓的底面、端头等，螺栓的底面、端头也可以视为一种断裂)，将分别产生相应的反射波，该反射波可以被探头所接收并输出至接收放大电路，通过接收放大电路放大之后输出至示波器，并在示波器的荧光屏上形成脉冲波形。因此，根据这些脉冲波形即可判断螺栓中的缺陷的位置、大小以及螺栓的长度。
在实际的应用场景中，预埋的螺栓(例如，直埋螺栓、套筒螺栓等)可能有多种规格、种类。一般情况下，螺栓的直径为12毫米(mm)～40mm，特殊情况能达到60mm以上。
因此，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述探头组14中设置有三个探头：第一探头、第二探头和第三探头(图中未示出)；
所述第一探头，用于发射频率为7兆赫(MHz)的超声波，以检测直径为6mm～12mm的螺栓；
所述第二探头，用于发射频率为2.5MHz的超声波，以检测直径为12mm～40mm的螺栓；
所述第三探头，用于发射频率为0.5MHz的超声波，以检测直径大于40mm的螺栓。
另外，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述第一探头的直径为5mm；所述第二探头的直径为10mm；所述第三探头的直径为20mm。
当采用上述0.5～7MHz超声波来检测埋置于混凝土中螺栓的长度和内部缺陷时，通过实际测试长度10mm到1000mm的螺栓，对比验证结果显示，误差在1mm以内，并且还可以检测到螺栓内部的裂纹。在进行上述实际测试时，环境温度为：﹣10℃～40℃；相对湿度为：20％～95％RH。测量误差为：±(1％H+0.1)mm，H为被测螺栓的实际长度，精度为0.01mm。
另外，所述接收放大电路15，用于对从所述探头接收到的电信号进行放大、检波，并处理后的电信号输出至所述示波器16的垂直偏转板上，并在所述示波器16的荧光屏上显示。
在本实用新型的技术方案中，由于探头所接收的反射波的电信号非常微弱，通常只有数百微伏到数伏，而示波器全调制所需电压为几百伏。因此，所述接收放大电路将对从探头接收到的电信号进行放大、检波之后，再输出至所述示波器。较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述接收放大电路至少具有105倍的放大能力。
由大小不等的缺陷所产生的回波信号电压大约有几百微伏到几伏，为了使变化范围如此大的缺陷回波在接收放大电路内得到正常的放大，并能在示波器的荧光屏的有效观察范围内正常显示，可使用衰减器改变输入到某级放大器信号的电平。
在本实用新型的技术方案中，所述接收放大电路的性能对检测仪性能影响极大，它直接影响到检测仪的垂直线性、动态范围、检测灵敏度、分辨力等重要技术指标。
另外，所述示波器16，用于根据施加在水平偏转板上的锯齿波电压以及由所述接收放大电路施加在垂直偏转板上的电信号，显示相应的波形或图像。因此，检测人员根据所述示波器16上所显示的波形，即可测量螺栓埋入混凝土中的长度和内部质量缺陷，完成对螺栓的检测。
例如，在本实用新型的技术方案中，所述示波器16可以显示如图2所示的波形。其中，示波器16所显示的波形的横坐标表示声波的传播时间(或距离)，纵坐标代表反射波的幅度。因此，根据反射波的位置即可确定缺陷的位置，而根据反射波的幅度即可估算该缺陷的大小。
再例如，在本实用新型的技术方案中，所述示波器16可以显示如图3所示的波图像。其中，示波器16所显示的图像中的横坐标是靠机械扫描来表示探头的扫查轨迹，而纵坐标是靠电子扫描来表示声波的传播时间(或距离)。因此，根据上述的图像可以直观地显示出被探螺栓任一纵截面上缺陷的分布及缺陷的深度。
另外，所述电源17，用于为所述螺栓检测仪中的各个部件提供电能，使得整个螺栓检测仪可以正常工作。
综上所述，在本实用新型的技术方案中，由于使用发射电路产生电脉冲，激励相应的探头发射超声波，并将接收到的反射波进行放大后，显示在示波器上，从而可以根据所述示波器上所显示的波形，测量螺栓埋入混凝土中的长度和内部质量缺陷，完成对螺栓的检测。另外，由于探头组中可以设置多个探头，因此还可以根据所需探测的螺栓的尺寸，选择对应的探头进行检测，从而提高检测的精度和准确性。
此外，本实用新型中的螺栓检测仪的整体体积小、重量轻(全机重量仅为0.75kg，携带方便)、操作简单，是一种便携式无损探伤仪器，能够快速、便捷、无损伤、精确地进行螺栓长度检测、内部多种缺陷(裂纹、疏松、气孔、夹杂等)的检测、定位、评估和诊断；适用范围广，既可以用于实验室，也可以用于工程现场。
另外，还可以在所述螺栓检测仪中设置存储卡，以扩展存储容量，从而可以把检测数据直接导入电脑进行处理；还可以在所述螺栓检测仪中设置wifi设备，从而可以将检测数据传输到手机等其他无线设备；还可以在所述螺栓检测仪中设置HDMI接口，从而可以将螺栓检测仪连接至显示器、投影仪等设备，方便教学演示等。
另外，还可以在所述螺栓检测仪上设置背带，从而使得携带更为方便，可适应不同现场的需求，方便灵活，降低携带工具高空、狭小、攀爬作业时的危险、提高安全、提高效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种螺栓检测仪，其特征在于，该螺栓检测仪包括：同步电路、扫描电路、发射电路、探头组、接收放大电路、示波器和电源；
所述同步电路，用于同步触发所述扫描电路和发射电路；
所述扫描电路，用于产生锯齿波电压，并将所述锯齿波电压施加在所述示波器的水平偏转板上；
所述发射电路，用于产生电脉冲，并将所述电脉冲输出至所述探头组中的探头；
所述探头组中包括一个或多个探头，所述探头用于在接收到的电脉冲的激励下发射预设频率的超声波，并接收被物体反射的反射波信号，并将所接收的反射波信号转换成电信号输出至所述接收放大电路；其中，探头组中的每个探头所发射的超声波的频率不同；
所述接收放大电路，用于对从所述探头接收到的电信号进行放大、检波，并处理后的电信号输出至所述示波器的垂直偏转板上，并在所述示波器的荧光屏上显示；
所述示波器，用于根据施加在水平偏转板上的锯齿波电压以及由所述接收放大电路施加在垂直偏转板上的电信号，显示相应的波形或图像；
所述电源，用于为所述螺栓检测仪中的各个部件提供电能。
2.根据权利要求1所述的螺栓检测仪，其特征在于，所述探头组中设置有三个探头：第一探头、第二探头和第三探头；
所述第一探头，用于发射频率为7MHz的超声波，以检测直径为6mm～12mm的螺栓；
所述第二探头，用于发射频率为2.5MHz的超声波，以检测直径为12mm～40mm的螺栓；
所述第三探头，用于发射频率为0.5MHz的超声波，以检测直径大于40mm的螺栓。
3.根据权利要求2所述的螺栓检测仪，其特征在于：
所述第一探头的直径为5mm；所述第二探头的直径为10mm；所述第三探头的直径为20mm。
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2018
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| CN112710734B (zh) * | 2020-12-09 | 2022-10-25 | 东莞理工学院 | 基于gold码的螺栓损伤超声波检测方法及系统 |
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