CN213779776U - 里氏硬度探头及里氏硬度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种里氏硬度探头及里氏硬度计，其中，该里氏硬度探头包括：冲击装置设置于壳体内，用于在被测金属物表面感应出电压信号；硬度测量装置设置于壳体内，用于基于电压信号得出里氏硬度值；第一无线通讯装置设置于壳体内，用于通过无线通讯将得到的里氏硬度值传输给里氏硬度探头之外的设备。该方案在里氏硬度探头上实现测电压信号到得到里氏硬度值的过程，将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，有利于提高里氏硬度探头使用的便捷性、灵活性；避免在里氏硬度探头上进行数据显示，使得避免增大里氏硬度探头的体积，避免数据接口的数据传输方式，有利于提高数据传输的灵活性，有利于提高防护等级，提高可靠性。

Description

里氏硬度探头及里氏硬度计

技术领域

本实用新型涉及金属材料硬度测量技术领域，特别涉及一种里氏硬度探头及里氏硬度计。

背景技术

里氏硬度计是以里氏硬度测量原理为理论依据，用于检测金属材料硬度的电子测量仪器。传统的里氏硬度计从形态上主要分为分体式和一体化两大类。其中，分体式里氏硬度计是指由1台主机加1支冲击装置(冲击装置是里氏硬度计的传感器部件，包括带磁芯的冲击体和线圈，通过带磁芯的冲击体的冲击、反弹，在线圈部件产生感应电压，感应电压代表冲击速度和反弹速度。冲击装置通常有7种类型，适应不同的测量场景。)两部分组成，如图1所示，冲击装置101以线缆102插接到主机103上，每台主机103可更换连接各种类型的冲击装置101。冲击装置101得出原始电压感应信号后传输到主机103，主机103部分对该电压信号放大、采样、计算得出硬度值，并对测量结果进行处理、显示和保存等操作。测量数据可通过数据线缆传输到电脑端进行保存。

但是，该分体式里氏硬度计存在以下缺陷：

冲击装置和主机间有线缆相连，操作时不方便。由于冲击装置仅产生原始电压信号，需要通过线缆传输到主机后主机再进行放大和处理。在使用分体式里氏硬度计时，冲击装置要进行加载、释放等操作,还经常需要从不同方向对试样进行测试，使得线缆会影响冲击装置测试过程，也容易拖拽主机致其跌落损坏，此外，线缆在车间使用时，还有被砸断或高温烧毁导致失效的风险。

一体化里氏硬度计是指产品采用便携式设计，如图2(图2中a图为一体化里氏硬度计正视图，b图为一体化里氏硬度计侧视图，c图为一体化里氏硬度计后视图)所示，一体化里氏硬度计从外观上看，设置有视窗201、充电指示灯202、功能键203、握套204、释放按钮205、开关键206、充电插口207、支承环208以及铭牌209等，冲击装置和控制电路是内置集成设计，无外露线缆。可知，一体化里氏硬度需在较小的外壳空间内完成信号的采样及测量、计算处理、按键输入、信息显示、数据存储、数据输出等功能。测量数据可通过数据线缆传输到电脑端进行保存。电源通常采用纽扣电池、干电池或小体积可充电电池。

但是，一体化里氏硬度计存在以下缺陷：

小体积限制了产品功能的拓展：产品以便携性优先，体积不宜过大。在有限的空间内，小尺寸显示装置提供的信息有限；数据接口相对单一，数据输出不灵活。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种里氏硬度探头，以解决现有技术中里氏硬度计存在的操作不便、显示信息有限、数据输出不灵活的技术问题。该里氏硬度探头包括：

壳体；

冲击装置，设置于所述壳体内，用于在被测金属物表面感应出电压信号；

硬度测量装置，设置于所述壳体内，与所述冲击装置连接，用于基于所述电压信号得出里氏硬度值；

第一无线通讯装置，设置于所述壳体内，与所述硬度测量装置连接，用于通过无线通讯将得到的里氏硬度值传输给里氏硬度探头之外的设备。

本实用新型实施例还提供了一种里氏硬度计，以解决现有技术中里氏硬度计存在的操作不便、显示信息有限、数据输出不灵活的技术问题。该里氏硬度计包括：

上述任意所述的里氏硬度探头；

移动终端，所述移动终端包括：

第二无线通讯装置，用于接收所述里氏硬度探头中所述第一无线通讯装置传输的里氏硬度值。

在本实用新型实施例中，提出了在里氏硬度探头的壳体中内置冲击装置和硬度测量装置，即通过冲击装置和硬度测量装置使得在里氏硬度探头上实现测电压信号到得到里氏硬度值的过程，进而里氏硬度探头还包括有第一无线通讯装置，即可以通过第一无线通讯装置将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，无需通过线缆、接口等方式实现数据传输，与现有技术中的分体式里氏硬度计相比，由于里氏硬度探头通过无线通讯方式进行数据输出，使得避免线缆等数据传输线的存在，进而可以避免里氏硬度探头在使用时受线缆的影响，有利于提高里氏硬度探头使用的便捷性、灵活性；与现有技术中的一体化里氏硬度计相比，由于上述高里氏硬度探头将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备了，避免在里氏硬度探头上进行数据显示，有利于在里氏硬度探头之外的设备上基于适当尺寸的显示设备显示数据，避免信息显示受限，里氏硬度探头上避免显示数据也使得避免增大里氏硬度探头的体积，此外，通过无线通讯的方式将里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，避免数据接口的数据传输方式，有利于提高数据传输的灵活性，避免了开放式接口设计，有利于提高防护等级，提高可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是现有技术中的一种分体式里氏硬度计的示意图；

图2是现有技术中的一种一体化里氏硬度计的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种里氏硬度探头的结构框图；

图4是本实用新型实施例提供的一种里氏硬度探头的电路框架示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种里氏硬度计的结构框图；

图6是本实用新型实施例提供的一种移动终端与里氏硬度探头无线通讯的示意图。

冲击装置101、线缆102、主机103；

视窗201、充电指示灯202、功能键203、握套204、释放按钮205、开关键206、充电插口207、支承环208以及铭牌209；

壳体301、冲击装置302、硬度测量装置303、第一无线通讯装置304、无线连接状态指示灯305、电源指示灯306、可充电电池307、无线充电接收电路308、底座309、复位按钮310；

信号放大电路3031、单片机3032；

无线充电发射电路3091。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型实施例中，提供了一种里氏硬度探头，如图3所示，该里氏硬度探头包括：

壳体301；

冲击装置302，设置于所述壳体内，用于在被测金属物表面感应出电压信号；

硬度测量装置303，设置于所述壳体内，与所述冲击装置连接，用于基于所述电压信号得出里氏硬度值；

第一无线通讯装置304，设置于所述壳体内，与所述硬度测量装置连接，用于通过无线通讯将得到的里氏硬度值传输给里氏硬度探头之外的设备。

由图3所示可知，在本实用新型实施例中，提出了在里氏硬度探头的壳体中内置冲击装置和硬度测量装置，即通过冲击装置和硬度测量装置使得在里氏硬度探头上实现测电压信号到得到里氏硬度值的过程，进而里氏硬度探头还包括有第一无线通讯装置，即可以通过第一无线通讯装置将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，无需通过线缆、接口等方式实现数据传输，与现有技术中的分体式里氏硬度计相比，由于里氏硬度探头通过无线通讯方式进行数据输出，使得避免线缆等数据传输线的存在，进而可以避免里氏硬度探头在使用时受线缆的影响，有利于提高里氏硬度探头使用的便捷性、灵活性；与现有技术中的一体化里氏硬度计相比，由于上述高里氏硬度探头将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备了，避免在里氏硬度探头上进行数据显示，有利于在里氏硬度探头之外的设备上基于适当尺寸的显示设备显示数据，避免信息显示受限，里氏硬度探头上避免显示数据也使得避免增大里氏硬度探头的体积，此外，通过无线通讯的方式将里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，避免数据接口的数据传输方式，有利于提高数据传输的灵活性，避免了开放式接口设计，有利于提高IP防护等级，提高可靠性。

具体实施时，上述里氏硬度探头采用便携式设计，包括内置的冲击装置、硬度测量装置以及第一无线通讯装置，不包含显示装置。冲击装置内的冲击体为带磁性的部件，冲击装置先被抓取升高，释放后冲击体下行穿过线圈感应出电压信号，经硬度测量装置基于感应电压信号转换得到里氏硬度值，然后，可以通过第一无线通讯装置将每次测量的里氏硬度值实时传输到里氏硬度探头之外的设备，即里氏硬度探头直接操作完成硬度值测量，通过里氏硬度探头之外的设备实现除硬度值测量外的数据处理功能，即用里氏硬度探头之外的设备替代现有技术中分体化里氏硬度计中的主机，来实现除硬度值测量外的测量值显示、存储、统计等功能。

具体实施时，为了实现里氏硬度探头完成里氏硬度值的计算，在本实施例中，如图4所示，硬度测量装置，包括：信号放大电路3031，与所述冲击装置302连接，用于将所述电压信号放大；单片机3032，与所述信号放大电路3031连接，用于将放大后的电压信号转换为AD数据，并根据AD数据计算得出里氏硬度值。

具体实施时，信号放大电路3031可以通过现有的信号放大器实现，例如，采用现有的里氏硬度计中实现信号放大的电路或器件。

具体实施时，单片机3032可以将放大后的电压信号转换为AD数据(即进行模数转换)，并根据AD数据计算得出里氏硬度值，由于现有技术中里氏硬度计的主机是基于单片机系统计算里氏硬度值的，因此，此处单片机3032实现里氏硬度值计算的方式可以采用现有技术中里氏硬度计的主机计算里氏硬度值的方式，此处不再赘述。

具体实施时，上述单片机3032可以采用MSP430单片机实现。

具体实施时，上述第一无线通讯装置可以是实现蓝牙、近场通信、移动无线通信以及WIFI无线通信等任意通信方式的装置，例如，第一无线通讯装置可以是蓝牙无线通讯模块。

具体实施时，蓝牙无线通讯模块可以选用CC2640R2F蓝牙收发器的低功耗蓝牙模块，具有如下应用优势：

1、模块小体积：8mm×8mm，便于在智能探头的小空间内集成；

2、低功耗：2.12uA(模块睡眠)，3.78mA(接收模式，20bytes，10秒/次，连接间隔100ms)；

3、易应用：用户接口为通用UART接口，可兼容各种MCU(即微控制单元)。

具体实施时，在使用里氏硬度探头的过程中，为了便于用户实时了解无线通讯的连接状况，在本实施例中，如图4所示，上述里氏硬度探头还包括：

无线连接状态指示灯305，与所述单片机3032连接，用于在所述单片机检测到无线通讯连接状态变化时显示灯光信号。

具体的，单片机3032可以检测第一无线通讯装置的连接状态，当无线通讯正常连接的情况下，无线连接状态指示灯305可以是不亮，当无线通讯断开时，触发无线连接状态指示灯305可以变亮或者灯光闪烁，以提示用户无线通讯断开了。

具体实施时，为了便于用户了解里氏硬度探头的供电情况，供电电压是否满足正常工作，在本实施例中，如图4所示，里氏硬度探头还包括：

电源指示灯306，与所述单片机3032连接，用于在所述单片机检测到里氏硬度探头的供电电压小于预设电压时显示灯光信号。

具体的，单片机3032可以检测里氏硬度探头的电池的电压情况，在非充电状态下，在里氏硬度探头的电池供电电压正常的情况下，电源指示灯306可以是不亮的，当通过单片机3032的比较器判断出里氏硬度探头的供电电压小于预设电压即为低电压时，触发电源指示灯306可以变亮或者灯光闪烁，以提示用户当前为低电压，以便及时充电或关闭里氏硬度探头。

具体实施时，为了实现为里氏硬度探头供电，如图4所示，上述里氏硬度探头还包括：可充电电池307，设置于所述壳体内，用于为里氏硬度探头供电。

具体的，可充电电池307可以是可充电锂电池，通过稳压电路向单片机3032供电。

具体实施时，为了实现便捷地为里氏硬度探头的电池充电，在本实施例中，如图4所示，上述里氏硬度探头还包括：

无线充电接收电路308，设置于所述壳体内，与所述可充电电池连接；

底座309，用于放置所述里氏硬度探头；

无线充电发射电路3091，设置于所述底座309内，与电源连接，用于通过无线传输的方式将电能传输给所述无线充电接收电路，为所述可充电电池充电。

具体的，底座309中的无线充电发射电路3091与直流电源连接，进而通过发射线圈将电能发射给无线充电接收电路308。

具体实施时，上述冲击装置302可更换多种支承环使用，可以对上述底座的结构进行适配性设计，以使得安装任何支承环时里氏硬度探头均可直接放置在底座上，进行无线充电。

具体实施时，上述无线充电接收电路308和无线充电发射电路3091可以采用现有技术中的具有电路简单、体积小、负载能力强等优点的现有的电路实现，以便实现直接给所用锂电池供电即可。

具体实施时，为了便于用户了解无线充电状态，在本实施例中，提出了上述里氏硬度探头还包括：充电指示灯，设置在所述无线充电接收电路与所述可充电电池之间的电路上，用于在所述无线充电接收电路与所述可充电电池之间的电路有电流通过时显示灯光信号。

具体的，当不进行无线充电时，即无线充电接收电路与所述可充电电池之间的电路上没有电流通过，此时充电指示灯可以是不亮的，当进行无线充电时，即无线充电接收电路与所述可充电电池之间的电路上有电流通过，此时充电指示灯可以是变亮的或者是灯光闪烁，以提示用户是否在进行无线充电状态。

具体实施时，如图4所示，还可以设置复位按钮310，可将单片机3032复位，以触发单片机3032启动。

具体实施时，单片机3032不但可以基于电压信号计算里氏硬度值，还可以基于现有硬度机制将里氏硬度值转换为其他硬度值。

上述里氏硬度探头实现、强化了测量功能和易使用性，剥离了除测量功能外的其它产品功能，模块化更好，增强了上述里氏硬度探头的便携性、可靠性、充电的便利性、控制软件易维护性。具体包括：

1、不设显示装置、功能按键、实体插座，产品更小巧便携；

2、采用标准蓝牙无线技术，没有外露线缆，可方便对试样从多方向进行测量，使用更方便；

3、探头内置锂电池+无线充电插座，放置即充电，省去了更换电池或插接充电线的繁琐；

4、主体部分无开放式接口，达到IP54的防护等级，在恶劣使用环境下的可靠性更高。

在本实施例中，还提供了一种里氏硬度计，如图5所示，包括：

上述任意的里氏硬度探头501；

移动终端502，所述移动终端包括：

第二无线通讯装置5021，用于接收所述里氏硬度探头中所述第一无线通讯装置传输的里氏硬度值。

具体实施时，上述移动终端502可以与不同的里氏硬度探头建立一对一的无线连接以进行数据存储，一个里氏硬度探头内置一种类型的冲击装置，移动终端502可以随时与不同里氏硬度探头建立无线连接，针对不同金属材料的测量时可以更换对应冲击装置类型的里氏硬度探头进行测量，进而建立该冲击装置类型的里氏硬度探头与移动终端502的无线连接，以可满足不同金属料的测量需求。

具体实施时，所述第二无线通讯装置与所述第一无线通讯装置为同类型的无线通信装置，可以是实现蓝牙、近场通信、移动无线通信以及WIFI无线通信等任意通信方式的装置，如图6所示，移动终端502与里氏硬度探头501通过蓝牙进行无线连接传输数据，里氏硬度探头501放置在底座309上。

具体实施时，所述第二无线通讯装置，还用于将计算硬度值的相关参数和/或里氏硬度探头的升级数据传输给所述里氏硬度探头中的所述第一无线通讯装置，进而使得里氏硬度探头可以基于硬度值的相关参数进行里氏硬度值的计算，或基于现有的硬度机制将里氏硬度值转化为其他硬度值；此外，里氏硬度探头还可以基于接收的升级数据进行相关部件的升级，有利于实现里氏硬度探头的远程无线升级，使得产品的可维护性更高。

具体实施时，为了进一步提高对里氏硬度探头的相关数据进行监控，在本实施例中，所述第一无线通讯装置，还用于将所述里氏硬度探头中各装置的运行信息发送给所述第二无线通讯装置。

具体的，第一无线通讯装置除了可以将里氏硬度探头计算的里氏硬度值和转换得到的其他硬度值实时传输给第二无线通讯装置，以便在移动终端上对里氏硬度值和其他硬度值进行相关数据处理；还可以将无线通讯连接状态、供电电压、是否为低电压等各装置的运行信息发送给第二无线通讯装置，以便在移动终端上展示、了解里氏硬度探头的相关运行情况。

具体实施时，所述移动终端与里氏硬度探头进行无线数据传输后，所述移动终端还用于对从所述第一无线通讯装置接收的数据进行以下操作的任意之一或任意组合：

存储、同步至云端、分享、统计、分析以及显示。

具体的，通过移动终端来代替现有里氏硬度计的主机对硬度值数据进行显示、统计等数据处理，由于现有里氏硬度计的主机均是采用单片机系统开发的，主机部分硬件更新慢，更换平台难，随着使用要求的提高，对里氏硬度计功能、显示信息量、数据存储量以及信息化等要求也越来越高，在运行速度、外围模块功能、存储空间、接口类型等方面，运行都很缓慢，且通过单片机系统去拓展信息同步及分享等功能也存在难度大、成本高、周期长等弊端，本实施例提出了移动终端的使用，移动终端运行速度快、显示效果好、触控操作方便、存储空间大、接口丰富，且移动终端技术新、硬件性能高、软件资源丰富，可通过外购合理选择配置，更新换代也非常方便，可实现比传统里氏硬度计主机更强大的功能。

例如，所述移动终端可以对接收的数据进行存储、显示，以便对历史数据进行查询、统计、分析；所述移动终端还可以将接收的数据同步至云端，可以移动终端可以通过4G、5G等网络技术接入工业物联网，进一步将接收的测量值数据、里氏硬度探头的使用情况等信息可在被授权的情况下上传云端服务器，厂家可对用户大数据进行统计、分析，指导用户更好地使用仪器，为用户做好服务；移动终端还可通过网络、通过微信、电子邮件等工具，实现接收数据的远端同步、结果分享等操作。

具体实施时，上述移动终端502可以是智能手机、pad等智能移动终端。

具体实施时，例如，上述移动终端502可以采用智能手机，带蓝牙无线通讯模块、符合工业使用条件的智能手机，智能手机具备对硬度测量数据进行相关数据操作的功能，智能手机和上述里氏硬度探头可建立一对一无线连接进行数据传输，在视距内协同工作。

具体的，智能手机和智能里氏硬度探头的典型工作过程为：打开智能手机端；按下智能探头上的复位键，蓝牙模块激活并开始广播；在智能手机端里能够发现智能探头设备，点击连接并等待连接成功；连接成功后，智能手机和智能探头之间进行数据交换，智能手机读取智能探头的设备相关信息，并把当前测量的相关参数下发到智能探头，完成测量前的准备。智能手机端进入“测量”模块，智能手机除定时监测智能探头的电量信息外，进入待机模式。智能探头开始工作，进行硬度值测量，每完成一次测量，会实时上传测值结果到智能手机并显示。

本实用新型实施例实现了如下技术效果：提出了在里氏硬度探头的壳体中内置冲击装置和硬度测量装置，即通过冲击装置和硬度测量装置使得在里氏硬度探头上实现测电压信号到得到里氏硬度值的过程，进而里氏硬度探头还包括有第一无线通讯装置，即可以通过第一无线通讯装置将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，无需通过线缆、接口等方式实现数据传输，与现有技术中的分体式里氏硬度计相比，由于里氏硬度探头通过无线通讯方式进行数据输出，使得避免线缆等数据传输线的存在，进而可以避免里氏硬度探头在使用时受线缆的影响，有利于提高里氏硬度探头使用的便捷性、灵活性；与现有技术中的一体化里氏硬度计相比，由于上述高里氏硬度探头将得到的里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备了，避免在里氏硬度探头上进行数据显示，有利于在里氏硬度探头之外的设备上基于适当尺寸的显示设备显示数据，避免信息显示受限，里氏硬度探头上避免显示数据也使得避免增大里氏硬度探头的体积，此外，通过无线通讯的方式将里氏硬度值实时传输给里氏硬度探头之外的设备，避免数据接口的数据传输方式，有利于提高数据传输的灵活性，避免了开放式接口设计，有利于提高防护等级，提高可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种里氏硬度探头，其特征在于，包括：

壳体；

冲击装置，设置于所述壳体内，用于在被测金属物表面感应出电压信号；

硬度测量装置，设置于所述壳体内，与所述冲击装置连接，用于基于所述电压信号得出里氏硬度值；

第一无线通讯装置，设置于所述壳体内，与所述硬度测量装置连接，用于通过无线通讯将得到的里氏硬度值传输给里氏硬度探头之外的设备。

2.如权利要求1所述的里氏硬度探头，其特征在于，所述第一无线通讯装置为蓝牙无线通讯模块。

3.如权利要求1所述的里氏硬度探头，其特征在于，所述硬度测量装置，包括：

信号放大电路，与所述冲击装置连接，用于将所述电压信号放大；

单片机，与所述信号放大电路连接，用于将放大后的电压信号转换为AD数据，并根据AD数据计算得出里氏硬度值。

4.如权利要求3所述的里氏硬度探头，其特征在于，还包括：

无线连接状态指示灯，与所述单片机连接，用于在所述单片机检测到无线通讯连接状态变化时显示灯光信号。

5.如权利要求3所述的里氏硬度探头，其特征在于，还包括：

电源指示灯，与所述单片机连接，用于在所述单片机检测到里氏硬度探头的供电电压小于预设电压时显示灯光信号。

6.如权利要求1至5中任一项所述的里氏硬度探头，其特征在于，还包括：

可充电电池，设置于所述壳体内，用于为里氏硬度探头供电。

7.如权利要求6所述的里氏硬度探头，其特征在于，还包括：

无线充电接收电路，设置于所述壳体内，与所述可充电电池连接；

底座，用于放置所述里氏硬度探头；

无线充电发射电路，设置于所述底座内，与电源连接，用于通过无线传输的方式将电能传输给所述无线充电接收电路，为所述可充电电池充电。

8.如权利要求7所述的里氏硬度探头，其特征在于，还包括：

充电指示灯，设置在所述无线充电接收电路与所述可充电电池之间的电路上，用于在所述无线充电接收电路与所述可充电电池之间的电路有电流通过时显示灯光信号。

9.一种里氏硬度计，其特征在于，包括：

权利要求1至8中任一项所述的里氏硬度探头；

移动终端，所述移动终端包括：

第二无线通讯装置，用于接收所述里氏硬度探头中所述第一无线通讯装置传输的里氏硬度值。

10.如权利要求9所述的里氏硬度计，其特征在于，

所述第二无线通讯装置，还用于将计算硬度值的相关参数和/或升级里氏硬度探头的数据传输给所述里氏硬度探头中的所述第一无线通讯装置；

所述第一无线通讯装置，还用于将所述里氏硬度探头中各装置的运行信息发送给所述第二无线通讯装置。

11.如权利要求9或10所述的里氏硬度计，其特征在于，所述移动终端还用于对从所述第一无线通讯装置接收的数据进行以下操作的任意之一或任意组合：

存储、同步至云端、分享、统计、分析以及显示。

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