CN210071745U - 基于pic嵌入式芯片的建筑墙体材质判断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于PIC嵌入式芯片的建筑墙体材质判断装置，由导向管、击锤、气压筒、活塞、压力簧、连杆、主板、前置板、宽带话筒、振动传感器、防滑垫、功能键、确定键、嵌入式芯片、液晶屏驱动芯片、键盘处理与编码芯片和双运放组成，气压筒、活塞、连杆、压力簧、扳手、扳机、击锤和复位弹簧构成撞击墙体机构，宽带话筒、振动传感器和双运放构成信号测量机构，嵌入式芯片构成分析机构，液晶屏驱动芯片和液晶屏构成材质显示机构，装置采用的撞击墙体机构能够对各种墙体产生大小相同的撞击力，为墙体测量提供统一的测量标准，装置采用的PIC嵌入式芯片、声音传感器和振动传感器使其对墙体材质的判断优于人工判断。

Description

基于PIC嵌入式芯片的建筑墙体材质判断装置

技术领域

本发明涉及建筑墙体检测仪器，尤其涉及一种基于PIC嵌入式芯片的建筑墙体材质判断装置，属于建筑测量技术领域。

背景技术

建筑材料和建筑墙体的检测内容包含许多方面，也有各种检测仪器，例如墙体材料检测有：混凝土检测、建筑砂浆检测、建筑钢材检测、防水涂料检测、装饰材料检测、建筑材料含水率检测、混凝土强度检测和混凝土耐久性检测等，这些检测主要是针对各种建筑材料的小件样品用专门的仪器分别进行科学的、严格的和细致的测试，其结果用于质检、监理和存档，对于大件的成品墙体，由于已经包含了各种功能材料，所以只能从宏观上检查墙体的整体外表，看看是否平整、是否裂缝、是否渗水、是否脱落、是否有花斑等；对于大件的成品墙体，特别是老旧墙体其内部主墙的检测目前主要靠人工用皮锤或手指敲打墙面，检查墙体的均匀度，听听是否有空鼓，同时，凭借墙体发出的声音和振动，分别根据人的耳朵听觉和手指振觉可大致判断出墙体内部主体材料的材质，是砖墙、土墙、木板墙还是芦苇编织墙，这种人工经验大致判断的方法有时显得尴尬，例如对于实芯砖墙、空芯转墙和灰渣转墙就难以区分，因为它们的声音特征和振动特征较为接近，单靠人的感觉就无法准确分别，另外，对于墙体的批量检测，若用皮锤或手指人工敲打则用力不够均匀，对精确判断造成影响，且劳动强度较大，手臂容易酸痛，手指容易红肿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用上述人耳听觉和手指振觉可大致判断出墙体内部主体材料材质的原理，又能优于人耳听觉和手指振觉的基于PIC嵌入式芯片的建筑墙体材质判断装置。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：所述装置由导向管(1)、槽口(2)、防摔套(3)、球穴(4)、滚珠(5)、击锤(6)、凹缺(7)、扳手(8)、气压筒(9)、活塞(10)、压力簧(11)、框架(12)、后座(13)、连杆(14)、后壳(15)、开关(16)、主板(17)、叠层电池(18)、底盖(19)、电池夹(20)、键盘板(21)、防滑手柄(22)、扳机(23)、轴孔(24)、轴销(25)、复位弹簧(26)、挂钩(27)、前置板(28)、宽带话筒(29)、底管(30)、海绵球(31)、振动传感器(32)、防滑垫(33)、缓冲垫(34)、绳扣(35)、总线(BUS)、功能键(K1)、确定键(K2)、上翻键(K3)、下翻键(K4)、液晶屏(LCD)、背光灯片(LED)、嵌入式芯片(U1)、液晶屏驱动芯片(U2)、键盘处理与编码芯片(U3)和双运放(U4)组成。

气压筒(9)、活塞(10)、连杆(14)、压力簧(11)、扳手(8)、扳机(23)、击锤(6)和复位弹簧(26)构成撞击墙体机构，宽带话筒(29)、振动传感器(32)和双运放(U4)构成信号测量机构，嵌入式芯片(U1)和软件部分构成分析机构，液晶屏驱动芯片(U2)和液晶屏(LCD)构成材质显示机构。

导向管(1)外部套有防摔套(3)，导向管(1)管口处设有防滑垫(33)，导向管(1)内设有击锤(6)、气压筒(9)、压力簧(11)和后座(13)，气压筒(9)内设有活塞(10)和连杆(14)，连杆(14)一端与活塞(10)连接，连杆(14)另一端与后座(13)连接，击锤(6)外侧设有用于防止击锤损伤墙体的缓冲垫(34)，击锤(6)顶部设有扳手(8)，击锤(6)底部设有凹缺(7)，击锤(6)底部及腰部设有三个球穴(4)，球穴(4)内嵌有能够在球穴(4)内或在导向管(1)内滚动的滚珠(5)，导向管(1)和防摔套(3)的靠近防滑垫(33)半段的顶部均设有用于扳手(8)活动的槽口(2)。

导向管(1)下方设有底管(30)和防滑手柄(22)，底管(30)内设有前置板(28)、海绵球(31)和振动传感器(32)，前置板(28)上设有双运放(U4)，海绵球(31)内嵌有宽带话筒(29)，防滑手柄(22)内设有主板(17)、键盘板(21)、叠层电池(18)和电池夹(20)，主板(17)和键盘板(21)互相连接构成一个整体且呈L形，主板(17)上设有用于数据处理的嵌入式芯片(U1)和用于数据显示的液晶屏驱动芯片(U2)，键盘板(21)上设有键盘处理与编码芯片(U3)和用于初始设置或项目选择的功能键(K1)、确定键(K2)、上翻键(K3)、下翻键(K4)。

扳手(8)扳向导向管(1)中部时，挂钩(27)卡在凹缺(7)内，压力簧(11)被压缩其长度变短，压力簧(11)的弹力增大，击锤(6)与活塞(10)的距离变近，气压筒(9)内的气压增大，挂钩(27)脱离凹缺(7)时，击锤(6)在压力簧(11)的弹力和气压筒(9)的气压推动下朝导向管(1)的管口方向运动去撞击墙体，压力簧(11)被释放其长度变长，压力簧(11)的弹力减小，击锤(6)与活塞(10)的距离变远，气压筒(9)内的气压减小，击锤(6)通过缓冲垫(34)撞击墙体时击锤(6)和缓冲垫(34)一起在墙体表面产生短暂的自由衰减振动。

墙体被击锤(6)和缓冲垫(34)撞击后产生了声音信号和振动信号，分别被宽带话筒(29)和振动传感器(32)接收且将机械信号转换成电信号，声音和振动的电信号分别通过双运放(U4)的两个通道放大后分别送入嵌入式芯片(U1)的第②脚和第③脚，由嵌入式芯片(U1)对其进行信号处理和数据分析且通过液晶屏驱动芯片(U2)的驱动在液晶屏(LCD)上显示出墙体材质的名称。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：所述装置采用了撞击墙体机构，能够对各种墙体产生大小相同的撞击力，提供了统一的测量标准，为后期的数据分析和材质判断提供基础，所述装置采用了PIC嵌入式芯片、声音传感器、振动传感器和经验数据库，使其对墙体材质的判断优于人工判断，相对较为准确，且工作人员劳动强度较小。

附图说明

本发明有如下8幅附图：

图1是本装置机械部分的结构示意图，

图2是本装置机械部分的工作状态图，

图3是本装置导向管、滚珠和击锤的左视剖视图，

图4是本装置电路部分的构成示意图，

图5是嵌入式芯片的引脚图及其外围电路图，

图6是液晶屏驱动芯片的引脚图及其外围电路图，

图7是液晶屏的引脚图及其外围电路图，

图8是键盘处理与编码芯片的引脚图及其外围电路图。

附图1至附图4中所标各数字分别表示如下：

1.导向管，2.槽口，3.防摔套，4.球穴，5.滚珠，6.击锤，7.凹缺，8.扳手，9.气压筒，10.活塞，11.压力簧，12.框架，13.后座，14.连杆，15.后壳，16.开关，17.主板，18.叠层电池，19.底盖，20.电池夹，21.键盘板，22.防滑手柄，23.扳机，24.轴孔，25.轴销，26.复位弹簧，27.挂钩，28.前置板，29.宽带话筒，30.底管，31.海绵球，32.振动传感器，33.防滑垫，34.缓冲垫，35.绳扣，BUS.总线，K1.功能键，K2.确定键，K3.上翻键，K4.下翻键，LCD.液晶屏，LED.背光灯片，U1.嵌入式芯片，U2.液晶屏驱动芯片，U3.键盘处理与编码芯片，U4.双运放。

具体实施方式

1.根据图1至图4，所述装置其硬件部分由导向管(1)、槽口(2)、防摔套(3)、球穴(4)、滚珠(5)、击锤(6)、凹缺(7)、扳手(8)、气压筒(9)、活塞(10)、压力簧(11)、框架(12)、后座(13)、连杆(14)、后壳(15)、开关(16)、主板(17)、叠层电池(18)、底盖(19)、电池夹(20)、键盘板(21)、防滑手柄(22)、扳机(23)、轴孔(24)、轴销(25)、复位弹簧(26)、挂钩(27)、前置板(28)、宽带话筒(29)、底管(30)、海绵球(31)、振动传感器(32)、防滑垫(33)、缓冲垫(34)、绳扣(35)、总线(BUS)、功能键(K1)、确定键(K2)、上翻键(K3)、下翻键(K4)、液晶屏(LCD)、背光灯片(LED)、嵌入式芯片(U1)、液晶屏驱动芯片(U2)、键盘处理与编码芯片(U3)和双运放(U4)组成，其软件部分包括信号处理模块、数据分析模块和系统决策模块，所述的信号处理模块至少包括线性补偿子模块、分路采样子模块和模数转换子模块，所述的数据分析模块至少包括数据比对子模块和数据校验子模块。

2.气压筒(9)、活塞(10)、连杆(14)、压力簧(11)、扳手(8)、扳机(23)、击锤(6)和复位弹簧(26)构成撞击墙体机构，宽带话筒(29)、振动传感器(32)和双运放(U4)构成信号测量机构，嵌入式芯片(U1)和软件部分构成分析机构，液晶屏驱动芯片(U2)和液晶屏(LCD)构成材质显示机构。

3.导向管(1)外部套有防摔套(3)，导向管(1)管口处设有防滑垫(33)，导向管(1)内设有击锤(6)、气压筒(9)、压力簧(11)和后座(13)，气压筒(9)内设有活塞(10)和连杆(14)，连杆(14)一端与活塞(10)连接，连杆(14)另一端与后座(13)连接，击锤(6)外侧设有用于防止击锤损伤墙体的缓冲垫(34)，击锤(6)顶部设有扳手(8)，击锤(6)底部设有凹缺(7)，击锤(6)底部及腰部设有三个球穴(4)，球穴(4)内嵌有能够在球穴(4)内或在导向管(1)内滚动的滚珠(5)，导向管(1)和防摔套(3)的靠近防滑垫(33)半段的顶部均设有用于扳手(8)活动的槽口(2)。

4.导向管(1)下方设有底管(30)和防滑手柄(22)，底管(30)内设有前置板(28)、海绵球(31)和振动传感器(32)，前置板(28)上设有双运放(U4)，海绵球(31)内嵌有宽带话筒(29)，防滑手柄(22)内设有主板(17)、键盘板(21)、叠层电池(18)和电池夹(20)，主板(17)和键盘板(21)互相连接构成一个整体且呈L形，主板(17)上设有用于数据处理的嵌入式芯片(U1)和用于数据显示的液晶屏驱动芯片(U2)，键盘板(21)上设有键盘处理与编码芯片(U3)和用于初始设置或项目选择的功能键(K1)、确定键(K2)、上翻键(K3)、下翻键(K4)。

5.扳手(8)扳向导向管(1)中部时，挂钩(27)卡在凹缺(7)内，压力簧(11)被压缩其长度变短，压力簧(11)的弹力增大，击锤(6)与活塞(10)的距离变近，气压筒(9)内的气压增大，挂钩(27)脱离凹缺(7)时，击锤(6)在压力簧(11)的弹力和气压筒(9)的气压推动下朝导向管(1)的管口方向运动去撞击墙体，压力簧(11)被释放其长度变长，压力簧(11)的弹力减小，击锤(6)与活塞(10)的距离变远，气压筒(9)内的气压减小，击锤(6)通过缓冲垫(34)撞击墙体时击锤(6)和缓冲垫(34)一起在墙体表面产生短暂的自由衰减振动。

6.墙体被击锤(6)和缓冲垫(34)撞击后产生了声音信号和振动信号，分别被宽带话筒(29)和振动传感器(32)接收且将机械信号转换成电信号，声音和振动的电信号分别通过双运放(U4)的两个通道放大后分别送入嵌入式芯片(U1)的第

脚和第

脚，由嵌入式芯片(U1)及其软件部分对其进行信号处理和数据分析。

7.装置首次使用前，预先在嵌入式芯片(U1)的存储器中建立经验数据库，用本装置分别对常用的墙体材质例如实芯砖墙、空芯砖墙、灰渣砖墙、木板墙、竹竿墙、芦苇编织墙、秸秆编织墙、土质墙、石块墙、泡沫彩钢板墙和钢板墙等进行数据采集，将采集到的各种墙体的声音信号、振动信号进行分类和汇总，且分别对各种墙体信号通过信号处理模块和数据分析模块得到相应的频谱信号等，然后将各种墙体的声音信号、振动信号、频谱信号等存储到嵌入式芯片(U1)中存储器的经验数据库区域。

8.装置使用时，通过数据分析模块中的数据比对子模块将一次测试到的墙体信号与经验数据库中的信号进行比对，主要是比对振幅、频率、相位、频谱和自由衰减时间方面的数值，找出相近或接近的经验值，且通过数据校验子模块将已经通过数据比对且已经找出的经验值作进一步核对，最终由系统决策模块使最符合墙体材质的名称通过液晶屏驱动芯片(U2)的驱动在液晶屏(LCD)上显示出来。

9.撞击墙体机构采用了气压筒和压力簧的双重弹力机构，使击锤能够在较小的活动距离内得到较大的撞击力，撞击墙体机构能够对被测墙体产生大小一致的撞击力，提供统一的测量标准，为后期的数据采集、数据分析和材质判断提供前提，对于墙体外部包有木板或隔音材料的厚度较厚的硬包装或软包装墙体，不适合使用本装置，除非已经拆除了墙体外部的硬包装或软包装。

10.本装置的外观形状不在本申请的保护范围内，具体实施时也不局限于图1或图2的造型，实施者可以根据自己的爱好对其作适当的美化。

11.根据图4至图8，嵌入式芯片(U1)的型号为PIC16F1933,液晶屏驱动芯片(U2)的型号为HT1621b,键盘处理与编码芯片(U3)的型号为FTC334B,双运放(U4)的型号为NE5532。

12.附图说明中的数字标注仅对图1至图4有效，图5至图8中的数字标注是芯片或插针的引脚编号，不能与附图1至附图4中的数字标识相混淆，图5至图8中芯片的引脚编号、英文缩写或功能名称请参见《MICROCHIP（微芯）PIC16F1933数据手册》。

Claims (1)

1.一种基于PIC嵌入式芯片的建筑墙体材质判断装置，由导向管(1)、槽口(2)、防摔套(3)、球穴(4)、滚珠(5)、击锤(6)、凹缺(7)、扳手(8)、气压筒(9)、活塞(10)、压力簧(11)、框架(12)、后座(13)、连杆(14)、后壳(15)、开关(16)、主板(17)、叠层电池(18)、底盖(19)、电池夹(20)、键盘板(21)、防滑手柄(22)、扳机(23)、轴孔(24)、轴销(25)、复位弹簧(26)、挂钩(27)、前置板(28)、宽带话筒(29)、底管(30)、海绵球(31)、振动传感器(32)、防滑垫(33)、缓冲垫(34)、绳扣(35)、总线(BUS)、功能键(K1)、确定键(K2)、上翻键(K3)、下翻键(K4)、液晶屏(LCD)、背光灯片(LED)、嵌入式芯片(U1)、液晶屏驱动芯片(U2)、键盘处理与编码芯片(U3)和双运放(U4)组成；

气压筒(9)、活塞(10)、连杆(14)、压力簧(11)、扳手(8)、扳机(23)、击锤(6)和复位弹簧(26)构成撞击墙体机构，宽带话筒(29)、振动传感器(32)和双运放(U4)构成信号测量机构，嵌入式芯片(U1)构成分析机构，液晶屏驱动芯片(U2)和液晶屏(LCD)构成材质显示机构；

其特征在于：导向管(1)外部套有防摔套(3)，导向管(1)管口处设有防滑垫(33)，导向管(1)内设有击锤(6)、气压筒(9)、压力簧(11)和后座(13)，气压筒(9)内设有活塞(10)和连杆(14)，连杆(14)一端与活塞(10)连接，连杆(14)另一端与后座(13)连接，击锤(6)外侧设有用于防止击锤损伤墙体的缓冲垫(34)，击锤(6)顶部设有扳手(8)，击锤(6)底部设有凹缺(7)，击锤(6)底部及腰部设有三个球穴(4)，球穴(4)内嵌有能够在球穴(4)内或在导向管(1)内滚动的滚珠(5)，导向管(1)和防摔套(3)的靠近防滑垫(33)半段的顶部均设有用于扳手(8)活动的槽口(2)；

导向管(1)下方设有底管(30)和防滑手柄(22)，底管(30)内设有前置板(28)、海绵球(31)和振动传感器(32)，前置板(28)上设有双运放(U4)，海绵球(31)内嵌有宽带话筒(29)，防滑手柄(22)内设有主板(17)、键盘板(21)、叠层电池(18)和电池夹(20)，主板(17)和键盘板(21)互相连接构成一个整体且呈L形，主板(17)上设有用于数据处理的嵌入式芯片(U1)和用于数据显示的液晶屏驱动芯片(U2)，键盘板(21)上设有键盘处理与编码芯片(U3)和用于初始设置或项目选择的功能键(K1)、确定键(K2)、上翻键(K3)、下翻键(K4)。

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