CN2425364Y - 混凝土综合测试仪 - Google Patents

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刘国强
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混凝土综合测试仪是一种便携式智能的建筑测量仪器。它是利用混凝土的流变特性,以测量混凝土坍落度指标为主线,采用专用旋转扭矩传感器测量出混凝土的流变阻力矩。从而利用流变阻力矩与混凝土坍落度值之间的相关关系,即可将测得的信号通过微处理机计算出坍落度值及其相关的主要混凝土技术指标。它主要用于混凝土施工和生产过程中对坍落度、温度、及粘稠度、水灰比、28天强度等新拌混凝土技术指标的现场监测和实现混凝土生产的自动控制。

Description

混凝土综合测试仪
本实用新型涉及建筑业的混凝土综合技术指标测量仪器，具体用于建筑施工现场和混凝土生产过程中对新拌混凝土技术指标的测量。
在建筑施工中，为确保施工的质量符合设计要求，就必须经常监测混凝土的技术指标。作为混凝土技术指标之一的坍落度值是国际建筑行业中现行通用的重要技术指标。但目前国内外建筑行业的混凝土检测手段还普遍比较落后，现在普遍使用的锥形筒式混凝土坍落度仪已沿用了近一百年。它是一种类似拔火烟筒似的锥形铁皮筒子，使用起来非常繁琐。首先要将被测混凝土分三次倒入锥形筒中，并按规定搅动75次，再提起锥形筒，测量混凝土垂直坍落的距离，即为混凝土的坍落度值(建设部行业标准：JG3021-94《混凝土坍落度仪》)。此法操作费时费力，不方便，不适宜施工现场使用。因测试误差与搅动的时间和次数，以及提起锥形筒的垂直度和速度的关系都很大。所以这种方法很难测量准确，而且更无法实现电子控制和数字化。目前，国内外还有人研究采用插管式方法来测量混凝土的坍落度值。这种方法显然优于锥形筒式混凝土坍落度仪，可以实现电子化，在技术上前进了一大步。但其自身也还是有不少难以克服的弱点。比如：测量范围小，测试时间较长，精度低，可靠性差，不能准确反映混凝土特性；在生产上机加工难度大，批量生产工艺较难保证等，这些弱点都制约了该技术的应用与推广。
以上两种测试方法，都难以解决现代迅速普遍发展起来的大坍落度商品化混凝土的测量。而且精度都不高，功能单一，不能测量混凝土的其他技术指标，如温度、粘稠度、水灰比、28天强度等。这些显然都已不适应现代大规模规范化施工发展要求了。目前建筑行业施工中，还没有一种可行的能同时测量多种混凝土技术指标的现场检测手段，因此失去了把握建筑施工质量的最佳时机。近年来，建筑质量问题频出，其主要原因之一就是建筑材料质量没有得到及时有效监测和控制。为了保证工程质量，对建筑材料质量实施及时有效的监测和控制，就成为国家建筑行业规范化管理越来越迫切需要解决的问题。这一问题已成为制约国家建筑行业规范实施和发展的重要障碍。
本实用新型的目的在于提供了一种能方便、可靠把握建筑施工现场和生产过程中的新拌混凝土质量监测手段。它有效地克服了上述两种测试方法的不足之处，可直接测量混凝土的坍落度、温度、粘稠度、水灰比、28天强度等主要技术指标，实现了混凝土现场技术指标准确、快捷地综合测试。使建筑施工的质量能够得到有效的事先控制。该实用新型还可完成检测平均值计算、任意检索，并可以连接计算机进行管理或打印输出技术指标，以及实现混凝土生产的实时控制等。
按照本实用新型的构思：混凝土综合测试仪由扭矩传感器(9)、传动轴(10)、传感探头(11)、温度传感器(6)及中心轴(8)、数据处理单元(5)、显示模块(3)、电池组(7)、电源开关(12)、充电/通讯接口(13)、小键盘(4)和机壳(1)、把手孔(2)、折叠手柄(20)、夹头固定座(21)等部分组成；其中数据处理单元(5)又包括参数预置(18)、前置信号处理(14)、模数变换(15)、微处理机(16)、转速控制(17)和接口(19)等电路。
其特征在于：扭矩传感器(9)通过叶片状或多棱状的传感探头(11)在混凝土中的旋转剪切运动，产生出与混凝土的流变阻力矩成正比的扭矩信号，此扭矩模拟信号经前置信号处理电路(14)和模数变换电路(15)转换成数字信号，此数字信号与参数预置电路(18)所设置值，一同经微处理机(16)中设置的流变阻力矩与混凝土的相关指标曲线处理得出坍落度等值，再通过显示模块(3)或接口电路(19)连接计算机输出测量结果。
本实用新型的附图：
图一是混凝土综合测试仪的外观正面图；
图二是混凝土综合测试仪的结构图；
图三是混凝土综合测试仪的原理方框图；
图四是混凝土综合测试仪的电路原理图。
具体说明如下：
1．仪器结构(见图一、图二)：壳体(1)上端设有把手孔(2)，所说把
   手孔(2)下端装有显示模块(3)和小键盘(4)，仪器壳体(1)的外
   侧装有电源开关(12)、充电/通讯接口(13)和可折叠的温度传感器
   (6)。所说温度传感器(6)的一端固定在中心轴(8)上，在使用时，
   可以中心轴(8)为中心旋转180度放下，不用时收回。所说扭矩传感
   器(9)下端与传动轴(10)相连，所说传动轴(10)的另一端装有传
   感探头(11)。在壳体(1)的右下方设有折叠手柄(20)，在使用时可
   以下开90度，不用时合上。在壳体(1)的下方还设有可以固定在仪
   器固定架上使用的夹头固定座(21)。仪器壳体(1)的内部装有数据
   处理单元电路板(5)、显示模块(3)、电池组(7)和扭矩传感器(9)
   等。
2．传感器部分(见图二)：由微型旋转扭矩传感器(9)通过传感器传动
   轴(10)与依据混凝土测量要求可选用的叶片状或多棱状传感探头(11)
   相连接。扭矩传感器(9)通过传感探头(11)在混凝土中的旋转剪切
   运动，将感应到的混凝土流变阻力矩直接变换成扭矩电信号，传送给
   数据处理单元(5)进行数据处理和计算。
3．数据处理单元(5)(见图四)：是由前置信号处理(14)、模拟-数字变
   换(15)、微处理机(16)、转速控制(17)、参数预置(18)和接口(19)
   等电路(见图三)组成。前置信号处理电路(14)首先将传感器(9)
   送来的模拟信号，变换成与混凝土流变阻力矩成正比的电压信号。再
   经过模数变换(15)转换成数字信号送给微处理机(16)进行数据处
   理。同时微处理机(16)通过控制电路(17)监测和控制传感器(9)
   的转速。参数预置电路(18)可以将测试的混凝土相关参数设置进微
   处理机(16)，作为数据计算的修正量。
4．温度的测量：温度传感器(6)信号通过前置信号处理电路(14)和模
   数变换电路(15)转换成数字信号，经微处理机(16)处理得出温度
   值，再通过显示模块(3)显示出来。
5．显示及输出电路(见图三)：由显示模块(3)和接口电路(19)、充电
   /通讯接口(13)组成。微处理机(16)将计算结果送给显示驱动电路，
   以驱动液晶显示器(3)显示计算结果。同时也可通过接口电路(19)、
   充电/通讯接口(13)连接计算机进行数据管理和打印计算结果，或将
   采集的数据送入生产控制中心控制混凝土生产的技术指标。在仪器电
   源不足时，可以通过充电/通讯接口(13)连接充电器进行充电。
6．混凝土温度、粘稠度、水灰比和28天强度的测量原理，与坍落度值的
   测量原理基本一致。这里不再记述。
目前能够实现混凝土坍落度测量的最好方式就是采用旋转扭矩传感器，通过直接测量混凝土流变阻力矩的方法测量混凝土的相关技术指标。这种测试方式能够准确、可靠地反映混凝土的基本特性，中间转换环节少，即具有极高的测量敏感性，又能确保极佳的测量相关性，同时也使测量的精度和产品可靠性大为提高。此方法简便、可靠、直观，即可用于现场便携监测，又可用于试验室内固定在仪器固定架上使用，还可以用做在线测试，实现混凝土生产的自动控制。其优势是显而易见的，也是传统的锥形筒式和插管式混凝土坍落度仪无可比拟的。
本实用新型的优点在于：
1．可同时测量多个混凝土的主要技术指标，和进行平均值计算；
2．测量范围宽，精度高，没有人为误差；
3．使用快捷、方便、直观，测试仅需5秒；
4．功耗低，使用寿命长；
5．工业结构设计，可靠性高，小巧，方便携带和固定使用；
6．测量的结果可以随意检索或打印输出；
7．做在线测试仪表使用，实现闭环控制；
8．适于大规模工业化生产，造价低。
通过建设部科技情报所的科技文献查新和专利局的专利检索，证明该项技术是属于国际先进技术。

Claims (4)

1．混凝土综合测试仪由扭矩传感器(9)、传动轴(10)、传感探头(11)、温度传感器(6)及中心轴(8)、数据处理单元(5)、显示模块(3)、电池组(7)、电源开关(12)、充电/通讯接口(13)、小键盘(4)和机壳(1)、把手孔(2)、折叠手柄(20)、夹头固定座(21)等部分组成；其中数据处理单元(5)又包括参数预置(18)、前置信号处理(14)、模数变换(15)、微处理机(16)、转速控制(17)和接口(19)等电路。
其特征在于：扭矩传感器(9)通过叶片状或多棱状的传感探头(11)在混凝土中的旋转剪切运动，产生出与混凝土的流变阻力矩成正比的扭矩信号，此扭矩模拟信号经前置信号处理电路(14)和模数变换电路(15)转换成数字信号，此数字信号与参数预置电路(18)所设置值，一同经微处理机(16)处理得出坍落度等值，再通过显示模块(3)或接口电路(19)连接计算机输出测量结果。
2．根据权利要求1所述的混凝土综合测试仪，其特征是通过微处理机(16)和转速控制电路(17)控制传感器(9)的转速。
3．根据权利要求1所述的混凝土综合测试仪，其特征是温度传感器(6)信号通过前置信号处理电路(14)和模数变换电路(15)转换成数字信号，经微处理机(16)处理得出温度值，再通过显示模块(3)显示出来。
4．根据权利要求1所述的混凝土综合测试仪，其特征是可以经过接口电路(19)连接计算机输出打印或作在线控制。
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