CN220794178U - 一种抹灰层厚度检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抹灰层厚度检测系统，所述系统包括：超声波发射模块，用于产生激励脉冲电压和重复频率可调的超声波；电路放大模块，用于向墙体发射超声波，并接收超声波反射回波信号，将超声波反射回波信号转换成电信号后，并将电信号放大到所需幅值；数据采集模块，用于采集所述滤波模块输出的信号，并将信号输入到控制单元中，所述控制单元通过信号处理得出被测墙体的抹灰层厚度，并将处理得到的数据显示在显示模块上。本实用新型能够用于对墙体侧面的抹灰层的厚度和缺陷进行检测，通过对抹灰层中的超声发射信号及接收信号进行分析，确定抹灰层的厚度及缺陷，从而保证现抹灰层的质量。

Description

一种抹灰层厚度检测系统

技术领域

本实用新型涉及建筑工程领域，尤其是涉及为抹灰层厚度检测的技术，具体地说，涉及一种抹灰层厚度检测系统。

背景技术

水泥砂浆是由水泥、细骨料和水需要配成的砂浆建筑施工过程中使用的砂浆，为便于施工，一般是现场搅拌的，常在水泥砂浆的外侧设有抹灰层，通过对抹灰层的厚度进行检测，可以了解施工是否合格。

传统对水泥砂浆的抹灰层进行检测时，传统的超声检测通常需要许多仪器协作完成，其中的探头多是发射探头与接收探头分开使用，这就需要更多的人力来协作完成，并且，因仪器设备的致力点不同，大多致力于数字化形式和外观形式上，因此其在检测的可靠性、检测效率方面都不够突出。

有鉴于此特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能够发射所需的超声波脉冲，接收反射回波信号并完成数据处理，并利用显示模块显示被测墙体抹灰层厚度的抹灰层厚度检测方法。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种抹灰层厚度检测系统，所述系统包括：

超声波发射模块，与控制单元电连接，并用于产生激励脉冲电压和重复频率可调的超声波；

电路放大模块，与所述超声波发射模块电连接，用于向墙体发射超声波，并接收超声波反射回波信号，将超声波反射回波信号转换成电信号后，并将电信号放大到所需幅值；

滤波模块，与所述电路放大模块电连接，并将放大后的信号进行滤波；

数据采集模块，用于采集所述滤波模块输出的信号，并将信号输入到控制单元中，所述控制单元通过信号处理得出被测墙体的抹灰层厚度，并将处理得到的数据显示在显示模块上。

在上述任一方案中优选的实施例，所述超声波发射模块，包括：

电阻R2；

电容C2，与所述电阻R2电连接；

三极管Q1，与所述电阻R2电连接，并与所述电容C2并联；

电阻R3，与所述三极管Q1串联；

三极管Q2，一端与所述三极管Q1和电阻R3电连接，且所述三极管Q2与电阻R1电连接。

在上述任一方案中优选的实施例，所述超声波发射模块，还包括：

电容C1，与所述电阻R1和三极管Q2电连接；

桥式整流二极管VD2，与所述三极管Q2并联，并与所述电容C1电连接；

桥式整流二极管VD1，与所述桥式整流二极管VD2电连接；

电阻R4，与所述桥式整流二极管VD2并联，并与所述电路放大模块电连接。

在上述任一方案中优选的实施例，所述电路放大模块，包括：

超声波探头，与所述超声波发射模块电连接，用于向墙体发射超声波，将接收超声波反射回波信号，并将超声波反射回波信号转换成电信号；

放大电路，用于将所述电信号放大到所需幅值；

限幅电路，与所述放大电路电连接，用于调控所述放大电路的电压。

在上述任一方案中优选的实施例，所述滤波模块，包括：

高通滤波电路，用于与所述放大电路电连接，并对所述电信号进行一级滤波；

低通滤波电路，与所述高通滤波电路电连接，并对电信号进行二级滤波。

在上述任一方案中优选的实施例，所述的抹灰层厚度检测系统，还包括：

电源模块，用于激励所述超声波探头产生超声波脉冲，并为所述超声波发射模块、电路放大模块、滤波模块和数据采集模块提供的所需的电压。

在上述任一方案中优选的实施例，所述的抹灰层厚度检测系统，还包括：

USB模块，用于与所述控制单元和电源模块电连接，且所述USB模块与所述电源模块之间串联一个电容。

能够用于对墙体侧面的抹灰层的厚度和缺陷进行检测，通过对抹灰层中的超声发射信号及接收信号进行分析，确定抹灰层的厚度及缺陷，从而保证现抹灰层的质量，通过设置电路放大模块、滤波模块和数据采集模块，可以使测量精度得到了大大的提高，使测量误差缩减到了1%以内。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一组件分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件件或组件分，本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的，在附图中：

图1是本实用新型抹灰层厚度检测系统的流程示意图。

图2是本实用新型抹灰层厚度检测系统的超声波发射模块电路示意图。

图3是本实用新型抹灰层厚度检测系统的放大电路示意图。

图4是本实用新型抹灰层厚度检测系统的高通滤波电路示意图。

图5是本实用新型抹灰层厚度检测系统的低通滤波电路示意图。

图6是本实用新型抹灰层厚度检测方法流程示意图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请下述实施例以抹灰层厚度检测方法为例进行详细说明本申请的方案，但是此实施例并不能限制本申请保护范围。

实施例

如图1所示，本实用新型提供了一种抹灰层厚度检测系统，所述系统包括：

超声波发射模块，与控制单元电连接，并用于产生激励脉冲电压和重复频率可调的超声波；

电路放大模块，与所述超声波发射模块电连接，用于向墙体发射超声波，并接收超声波反射回波信号，将超声波反射回波信号转换成电信号后，并将电信号放大到所需幅值；

滤波模块，与所述电路放大模块电连接，并将放大后的信号进行滤波；

数据采集模块，用于采集所述滤波模块输出的信号，并将信号输入到控制单元中，所述控制单元通过信号处理得出被测墙体的抹灰层厚度，并将处理得到的数据显示在显示模块上。

在本实用新型实施例所述的抹灰层厚度检测系统中，能够用于对墙体侧面的抹灰层的厚度和缺陷进行检测，通过对抹灰层中的超声发射信号及接收信号进行分析，确定抹灰层的厚度及缺陷，从而保证现抹灰层的质量，通过设置电路放大模块、滤波模块和数据采集模块，可以使测量精度得到了大大的提高，使测量误差缩减到了1%以内，在本实用新型实施例中，所述控制单元其内核频率最高为 72 MHz，数据处理能力好，体积小，功耗低，集成外设多，在本实用新型实施例中，根据超声波在抹灰层中的传播速度和时间确定了所测抹灰层的厚度，依据H=CT/2 的脉冲反射法的理论计算公式，就可以进行测试，其中，C为标定后的超声波声速，T为超声波在抹灰层中传播的全程时间值，本实用新型可以使其测量精度得到了大大的提高，使测量误差缩减到了1%以内，通过采用脉冲多次反射法（也叫脉冲回波技术），该方法是利用发射探头向抹灰土表面发射一个宽频带的波场，其原理不同于传统冲击脉冲法中的机械碰撞，它与表面条件无关且包含所有相关的频率成份，这样使用单探头就可用于不同成分和厚度的测量。

如图2所示，所述超声波发射模块，包括：

电阻R2；

电容C2，与所述电阻R2电连接；

三极管Q1，与所述电阻R2电连接，并与所述电容C2并联；

电阻R3，与所述三极管Q1串联；

三极管Q2，一端与所述三极管Q1和电阻R3电连接，且所述三极管Q2与电阻R1电连接；

电容C1，与所述电阻R1和三极管Q2电连接；

桥式整流二极管VD2，与所述三极管Q2并联，并与所述电容C1电连接；

桥式整流二极管VD1，与所述桥式整流二极管VD2电连接；

电阻R4，与所述桥式整流二极管VD2并联，并与所述电路放大模块电连接。

在本实用新型实施例所述的抹灰层厚度检测系统中，选用脉冲多次反射法，输出功率大、测量距离远，控制单元的PWM模块控制所产生的占空比和频率可变的脉冲波，加到三极管Q2上，若PWM模块产生负脉冲，则三极管Q1、三极管Q2关断，电源通过电阻R1和桥式整流二极管VD2对电容C1 充电，若PWM模块产生正脉冲，则三极管Q1、三极管Q2导通，电容C1通过桥式整流二极管VD1、三极管Q2和电阻R4对探头放电，这样，一定频率的超声波就在超声探头接到高压负脉冲的激励后所产生。

在以上电路中，电阻R1大一些，因为电阻R1起到限流作用，即限制充电时高压电源对电容 C1 的充电电流，同时降低发射电路工作时对电源的影响，因此，电阻R1越大越好，若要使电容 C1 在触发前被充满电，则满足电容C1*电阻R1＜1/5f，其中，f为电路的频率，所以更要选用阻值合适的电阻 R1，在本实用新型中，电阻R1=150K，电阻R4可以控制超声脉冲宽度的阻尼电阻，还可以控制发射功率和放电时间，若要求发射脉冲较窄，发射功率较小，则电阻R2的阻值就较小，为了滤去充电脉冲，使用了快速恢复型桥式整流二极管VD1和桥式整流二极管VD2，这样只有在放电的情况下才能产生负电压激励脉冲。

如图3所示，所述电路放大模块，包括：

超声波探头，与所述超声波发射模块电连接，用于向墙体发射超声波，将接收超声波反射回波信号，并将超声波反射回波信号转换成电信号；

放大电路，用于将所述电信号放大到所需幅值；

限幅电路，与所述放大电路电连接，用于调控所述放大电路的电压。

在本实用新型实施例所述的抹灰层厚度检测系统中，放大电路利用四通道单刀单掷开关ADG1612和一个电阻可编程仪表放大器AD620构建组成可编程增益放大电路，四个单刀单掷开关与四个精密电阻相连，利用这些开关便可控制外部增益设置电阻值，从而设置增益值。ADG1612具有超低导通电阻特性，对于低导通电阻、低失真性能至关重要的增益开关应用堪称理想解决方案，AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个接在引脚1和8上的外部电阻来设置增益，增益范围为1至1600。

如图4和图5所示，所述滤波模块，包括：

高通滤波电路，用于与所述放大电路电连接，并对所述电信号进行一级滤波；

低通滤波电路，与所述高通滤波电路电连接，并对电信号进行二级滤波。

在本实用新型实施例所述的抹灰层厚度检测系统中，在放大电路将电信号放大以后，回波信号已有一定的幅值，但同时噪声也被放大了，因此需要将噪声及干扰信号进行处理，来提高信噪比，所述高通滤波电路的发射频率为40KHz，因此接收回波的主要频率成分也是40KHz左右，因此高通滤波电路的频率设为35KHz，经过高通滤波器后，信噪比和品质因数都被提高了，超声反射回波信号通过此滤波器，其他噪声被减弱，给放大电路提供了高信噪比的输入信号，为了滤掉超声反射回波中的高频信号，在放大电路将电信号放大以后连接低通滤波电路，所述低通滤波电路选用一个双极性运算放大器芯片OP07，双极性运算放大器芯片OP07是一种低噪声集成电路。因为双极性运算放大器芯片OP07具有非常低的输入失调电压（最大为25μV），同时具有输入偏置电流低（±2nA）和开环增益高（300V/mV）的特点。

如图1所示，所述的抹灰层厚度检测系统，还包括：

电源模块，用于激励所述超声波探头产生超声波脉冲，并为所述超声波发射模块、电路放大模块、滤波模块和数据采集模块提供的所需的电压；

USB模块，用于与所述控制单元和电源模块电连接，且所述USB模块与所述电源模块之间串联一个电容，可以确保复位的可靠性。

如图6所示，一种抹灰层厚度检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：产生超声波，在控制单元的控制下，超声波发射模块产生激励脉冲电压和重复频率可调的超声波；

步骤2：向墙体发生超声波，并接收超声波反射回波信号，同时将所述超声波反射回波信号转换成电信号，并将电信号放大，以使电信号放大到所需幅值；

步骤3：将放大后的电信号输入至滤波模块，并进行滤波；

步骤4：将滤波后的电信号进行处理，并计算被测墙体的抹灰层厚度，同时将被测墙体的抹灰层厚度显示在显示模块上。

如图6所示，所述方法，还包括：

步骤5：判断所述超声探头与所测墙体是否接触不良，若所述显示模块不显示被测墙体的抹灰层厚度，则表示超声波探头收到的信号水平不足，则超声探头与所测墙体接触不良；

步骤6：若所述超声探头与所测墙体接触良好，则判断所述被测墙体的抹灰层内部是否良好，包括：

步骤61：若所述被测墙体抹灰层的超声波反射回波信号太强，则所测墙体抹灰层的内部存在蜂窝或薄材料；

步骤62：若所述被测墙体抹灰层的超声波反射回波信号太弱，则所测墙体抹灰层的内部存在空洞或凹陷。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

能够用于对墙体侧面的抹灰层的厚度和缺陷进行检测，通过对抹灰层中的超声发射信号及接收信号进行分析，确定抹灰层的厚度及缺陷，从而保证现抹灰层的质量，通过设置电路放大模块、滤波模块和数据采集模块，可以使测量精度得到了大大的提高，使测量误差缩减到了1%以内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种抹灰层厚度检测系统，其特征在于，所述系统包括：

超声波发射模块，与控制单元电连接，并用于产生激励脉冲电压和重复频率可调的超声波；

电路放大模块，与所述超声波发射模块电连接，用于向墙体发射超声波，并接收超声波反射回波信号，将超声波反射回波信号转换成电信号后，并将电信号放大到所需幅值；

滤波模块，与所述电路放大模块电连接，并将放大后的信号进行滤波；

数据采集模块，用于采集所述滤波模块输出的信号，并将信号输入到控制单元中，所述控制单元通过信号处理得出被测墙体的抹灰层厚度，并将处理得到的数据显示在显示模块上。

2.根据权利要求1所述的抹灰层厚度检测系统，其特征在于，所述超声波发射模块，包括：

电阻R2；

电容C2，与所述电阻R2电连接；

三极管Q1，与所述电阻R2电连接，并与所述电容C2并联；

电阻R3，与所述三极管Q1串联；

三极管Q2，一端与所述三极管Q1和电阻R3电连接，且所述三极管Q2与电阻R1电连接。

3.根据权利要求2所述的抹灰层厚度检测系统，其特征在于，所述超声波发射模块，还包括：

电容C1，与所述电阻R1和三极管Q2电连接；

桥式整流二极管VD2，与所述三极管Q2并联，并与所述电容C1电连接；

桥式整流二极管VD1，与所述桥式整流二极管VD2电连接；

电阻R4，与所述桥式整流二极管VD2并联，并与所述电路放大模块电连接。

4.根据权利要求3所述的抹灰层厚度检测系统，其特征在于，所述电路放大模块，包括：

超声波探头，与所述超声波发射模块电连接，用于向墙体发射超声波，将接收超声波反射回波信号，并将超声波反射回波信号转换成电信号；

放大电路，用于将所述电信号放大到所需幅值；

限幅电路，与所述放大电路电连接，用于调控所述放大电路的电压。

5.根据权利要求4所述的抹灰层厚度检测系统，其特征在于，所述滤波模块，包括：

高通滤波电路，用于与所述放大电路电连接，并对所述电信号进行一级滤波；

低通滤波电路，与所述高通滤波电路电连接，并对电信号进行二级滤波。

6.根据权利要求5所述的抹灰层厚度检测系统，其特征在于，还包括：

电源模块，用于激励所述超声波探头产生超声波脉冲，并为所述超声波发射模块、电路放大模块、滤波模块和数据采集模块提供的所需的电压。

7.根据权利要求6所述的抹灰层厚度检测系统，其特征在于，还包括：

USB模块，用于与所述控制单元和电源模块电连接，且所述USB模块与所述电源模块之间串联一个电容。