專利名稱：數字式混凝土回彈儀的制作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種與混凝土硬度無損檢測儀器相配套使用的數據采集和顯示裝置，具體地說是指一種數字式混凝土回彈儀。
背景技術：
用于混凝土強度無損檢測的直讀式回彈儀，是目前建筑行業中廣泛使用的一種儀器，在實際測量中，對每一件混凝土試樣需要測量10個測區，每個測區測量16個點，再取其平均值，這樣在測量時人工記錄的工作量大，且極易出錯，從而影響數據可信度。針對這個問題，已推出了各種數字式的回彈儀，例如專利號為00264866.0、名稱為“數字式混凝土回彈儀”的中國專利，是在回彈儀的殼體外設置電位器，并在殼體內設置電刷，電位器的輸出接到附加電氣部分，可直接顯示回彈值，有效減少了工作量。但是這種電位器式傳感器電刷與指針滑塊連接在一起，長期使用容易松動，且電刷與電位器相互摩擦，引起較大的系統誤差，使最終數據的精度降低。專利號為01220127.8、名稱為“帶電子示值器的回彈儀”解決了摩擦力影響精度的問題，它使用了非接觸式開關作為傳感器，在指針滑塊經過非接觸式開關時，會觸發CPU開始計時，通過滑塊經過兩個開關所用的時間按照給定程序計算最大回彈距離，這種間接計算的方法由于使用的算法是在理想的假設條件下實現，而實際情況往往無法達到，因此實用性較差。
發明內容
針對以上提出的不足之處，本實用新型的目的是公開一種精度高、速度快、實用性強的數字式回彈儀。
本實用新型的一種數字式混凝土回彈儀，由回彈儀、傳感器、數據采集和顯示裝置組成。其中，差動變壓器式位移傳感器一端連接在回彈儀的指針滑塊上，另一端通過導線與數據采集和顯示裝置連接，所述的數據采集和顯示裝置內安裝有峰值檢測電路和系統控制電路，在數據采集和顯示裝置上設有供數值顯示的顯示屏；所述經差動變壓器式位移傳感器檢測的電壓信號送至峰值檢測電路中進行放大處理后輸出至系統控制電路中進行采集、處理，并輸出至顯示器中將數據直觀地顯示出。
所述的數字式混凝土回彈儀，其峰值檢測電路選取TL084芯片，其中電壓跟隨器A1輸出端接在電子開關S1的一端，電子開關S1的另一端接一電阻R3后接在電壓跟隨器A2同相輸入端上，電壓跟隨器A2輸出端接在電壓比較器A3反相輸入端上，電壓比較器A3輸出端接在電子開關S1控制端上，電壓跟隨器A1輸出端接電壓比較器A3同相輸入端。峰值檢測電路所測峰值范圍為0～2V。
所述的數字式混凝土回彈儀，其系統控制電路由A/D轉換器、單片機和顯示驅動電路組成，其中，A/D轉換器選取ICL7135芯片，單片機選取89C51芯片，顯示驅動電路為四片MC14513芯片。
所述的數字式混凝土回彈儀，其檢測誤差＜1％。
本實用新型具有的優點和積極效果如下差動變壓器式位移傳感器本身為非接觸測量，所以克服了由摩擦引起的系統誤差，數據準確，精度高；安裝、拆卸方便，可與各種型號的直讀式回彈儀結合使用，并可在需要的情況下隨意拆卸；實用性好，適用范圍廣泛，由于差動變壓器本身帶有屏蔽外殼，因此可以在強電磁干擾條件下使用，且不會受光照和灰塵等的影響。
圖1為本實用新型裝置的結構示意圖。
圖2為本實用新型裝置的檢測原理框圖。
圖3為本實用新型裝置的峰值檢測電路和單片機中斷觸發電路原理圖。
圖4為本實用新型裝置的系統控制電路原理圖。
圖中1.回彈儀2.指針滑塊3.差動變壓器式位移傳感器4.導線5.數據采集和顯示裝置具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
請參見圖1所示，本實用新型的數字式混凝土回彈儀，由回彈儀1、差動變壓器式位移傳感器3、導線4和數據采集和顯示裝置5組成，差動變壓器式位移傳感器3剛性連接在回彈儀1的指針滑塊2上，差動變壓器式位移傳感器3另一端經導線4連接在數據采集和顯示裝置5上。
本實用新型的數字式混凝土回彈儀，其數據采集和顯示裝置5內安裝有峰值檢測電路和系統控制電路，在數據采集和顯示裝置5上設有供顯示數值的顯示屏。峰值檢測電路選取TL084芯片，其中電壓跟隨器A1輸出端接在電子開關S1的一端，電子開關S1的另一端接一電阻R3后接在電壓跟隨器A2同相端上，電壓跟隨器A2輸出端接在電壓比較器A3反相端上，電壓比較器A3輸出端接在電子開關S1控制端上，電壓跟隨器A1輸出端接電壓比較器A3同相端。其所測峰值范圍為0～2V。系統控制電路由A/D轉換器、單片機和顯示驅動電路組成，其中，A/D轉換器選取ICL7135芯片，單片機選取89C51芯片，顯示驅動電路為四片MC14513芯片。請參見圖3、圖4所示，單片機P3口接在A/D轉換器位選通信號D1～D5端和R/H端，單片機89C51的P1口低四位通過74HC157選擇器芯片讀入ICL7135的OR、UR、POL和BCD碼輸出B1、B2、B4、B8數據，單片機89C51的PO口低四位接在四個MC14513驅動芯片的BCD碼輸入端A～D，PO口高四位分別接在四個MC14513驅動芯片的鎖存端LE上，電壓跟隨器A3的輸出端接在電子開關S2的控制端，電子開關的一端接高電平，另一端接在一5K電阻的一端，電阻另一端接地，在開關接電阻的一端引出中斷信號端接在單片機89C5 1的P3.2口上。為了提高精度A/D轉換器的基準電壓VREF由電壓基準源MC1403經電位器W1分壓得到。時鐘CLK由外接1M晶振給出。圖3中的電子開關使用CD4066芯片，此開關在其控制端出現高電平時導通。
本實用新型數字式混凝土回彈儀的工作原理為當回彈儀1的指針滑塊2受到沖擊產生回彈時，與指針滑塊2剛性連接在一起的差動變壓器位移傳感器3的導桿端隨之運動，導桿同差動變壓器鐵心相連，鐵心位置變化導致線圈內部電磁場發生變化，這樣差動變壓器兩個相互反接的次級線圈的電感產生變化，從而使得輸出電壓發生了同鐵心位移成正比的變化。然后，由峰值檢測電路檢測輸出電壓最大值，此電壓最大值即為回彈值所對應的位移值。單片機對此最大值進行采集，經過處理后由顯示環節進行顯示，請參見圖2所示。該裝置的檢測誤差＜1％。
在本實用新型中的回彈儀可使用各種型號的直讀式回彈儀，差動變壓器式位移傳感器可在專業制作此類傳感器的單位購買，一般附帶變送器，將輸出信號轉換為標準電壓或電流信號。峰值檢測電路可由采樣保持器搭建而成，A/D轉換器選用TI公司的ICL7135，單片機可選用51系列低功耗單片機，此處使用的是89C51單片機，顯示部分采用四個LED和LED驅動芯片MC14513。
權利要求1.一種數字式混凝土回彈儀，包括回彈儀、傳感器，其特征在于還包括數據采集和顯示裝置(5)，差動變壓器式位移傳感器(3)一端連接在回彈儀(1)的指針滑塊(2)上，另一端通過導線(4)與數據采集和顯示裝置(5)連接，所述的數據采集和顯示裝置(5)內安裝有峰值檢測電路和系統控制電路，在數據采集和顯示裝置(5)上設有供數值顯示的顯示屏；所述經差動變壓器式位移傳感器(3)檢測的電壓信號送至峰值檢測電路中進行放大處理后輸出至系統控制電路中進行采集、處理，并輸出至顯示器中將數據直觀地顯示出。
2.根據權利要求1所述的數字式混凝土回彈儀，其特征在于所述的峰值檢測電路選取TL084芯片，其中電壓跟隨器A1輸出端接在電子開關S1的一端，電子開關S1的另一端接一電阻R3后接在電壓跟隨器A2同相輸入端上，電壓跟隨器A2輸出端接在電壓比較器A3反相輸入端上，電壓比較器A3輸出端接在電子開關S1控制端上，電壓跟隨器A1輸出端接電壓比較器A3同相輸入端。
3.根據權利要求2所述的數字式混凝土回彈儀，其特征在于所述的峰值檢測電路所測峰值范圍為0～2V。
4.根據權利要求1所述的數字式混凝土回彈儀，其特征在于所述的系統控制電路由A/D轉換器、單片機和顯示驅動電路組成，其中，A/D轉換器選取ICL7135芯片，單片機選取89C51芯片，顯示驅動電路為四片MC14513芯片。
5.根據權利要求4所述的數字式混凝土回彈儀，其特征在于所述系統控制電路中，單片機89C51的P3口接在A/D轉換器ICL7135位選通信號D1～D5端和R/H端，單片機89C51的P1口低四位通過74HC157選擇器芯片讀入A/D轉換器ICL7135的OR、UR、POL和BCD碼輸出B1、B2、B4、B8數據，單片機89C51的P0口低四位接在四個MC14513驅動芯片的BCD碼輸入端A～D，P0口高四位分別接在四個MC14513驅動芯片的鎖存端LE上，電壓跟隨器A3的輸出端接在電子開關S2的控制端，電子開關的一端接高電平，另一端接在一5K電阻的一端，電阻另一端接地，在開關接電阻的一端引出中斷信號端接在單片機89C51的P3.2口上。
6.根據權利要求1所述的數字式混凝土回彈儀，其特征在于所述數字式混凝土回彈儀的檢測誤差＜1％。
專利摘要本實用新型公開了一種數字式混凝土回彈儀，由回彈儀、傳感器、數據采集和顯示裝置組成，差動變壓器式位移傳感器一端連接在回彈儀的指針滑塊上，另一端通過導線與數據采集和顯示裝置連接。所述的數據采集和顯示裝置內安裝有峰值檢測電路和系統控制電路，在數據采集和顯示裝置的殼體上設有供顯示數值的顯示屏。所述經差動變壓器式位移傳感器檢測的電壓信號送至峰值檢測電路中進行放大處理后輸出至系統控制電路中進行采集、處理，并輸出至顯示器中將數據直觀地顯示出。本裝置克服了由摩擦引起的系統誤差，數據準確，精度高；安裝、拆卸方便，可與各種型號的直讀式回彈儀結合使用，并可在需要的情況下隨意拆卸；實用性好，適用范圍廣泛。
文檔編號G01N3/40GK2676184SQ200420004250
公開日2005年2月2日 申請日期2004年2月24日 優先權日2004年2月24日
發明者李亞芳, 雷銀照, 張榮成 申請人:北京航空航天大學