專利名稱：裂縫深度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及裂縫深度測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于對混凝土構(gòu)件的 裂縫深度進(jìn)行測量的測量裝置。
背景技術(shù)：
建筑物的質(zhì)量檢測中要用到裂縫深度測量裝置，用于檢測混凝土構(gòu)件的 裂縫深度，并作為建筑物質(zhì)量評定的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。因此，裂縫深度的測量要求 精確、快速、簡便，以適應(yīng)建筑物環(huán)境下的測量評定工作?；炷亮芽p深度一般均釆用超聲波的"首波相位反轉(zhuǎn)原理"進(jìn)行測量，而目前的裂縫深度測量主要通過以下兩種方案來實(shí)現(xiàn)第一種方案，由l對換能器組成。測量過程中不停的手動移動換能器， 并在移動過程中讀取首波相位信息，當(dāng)首波相位改變即首波相位由正波變?yōu)?負(fù)波時，停止移動換能器，此時換能器的位置即為首波相位反轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)的位 置。然后，測試人員用尺子量取換能器之間的距離，然后計算出裂縫深度。由上述方案可以看出，在測量過程中需人工用尺子量取換能器之間的距 離，測量的自動化程度低，且人為因素的存在影響測量精度及穩(wěn)定性，測量 速度慢、不便捷且效率低。第二種方案，由n對換能器組成，換能器均勻固定排列且之間的距離設(shè) 定為L。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)測量方案原理示意圖。測量時，發(fā)射換能 器和接收換能器相對于裂縫101對稱放置，通過依次測量每對換能器之間的 首波相位，直到第i對首波相位出現(xiàn)改變，則首波相位出現(xiàn)改變的第i對換 能器的位置即為首波相位反轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)的位置。根據(jù)換能器之間的距離即可計'算出裂縫的深度11= (2i-l)L/2。由上述方案可以看出，此種方案雖然消除了人為因素的影響，但使用了 大量的換能器，造成測量裝置的成本高、體積大，攜帶和測量也不便捷。同 時，由于首波相位反轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)的確定與換能器之間的距離有著直接的聯(lián)系， 若換能器之間的距離設(shè)置過大還會影響測量的精度，若距離設(shè)置過小換能器 的使用數(shù)量必然會非常多。因此現(xiàn)有技術(shù)的裂縫深度測量裝置要么測量的自動化程度低、速度慢， 要么換能器的使用數(shù)量過多，測量裝置成本高、體積大、攜帶不便捷，且測 量穩(wěn)定性差、效率低。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種裂縫深度測量裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷， 在減少換能器的使用數(shù)量的同時又可實(shí)現(xiàn)全自動化、高精度、高穩(wěn)定性和快 速便捷的測量效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種裂縫深度測量裝置，包括控制器；用于在所述控制器的控制下發(fā)射控制信號的發(fā)射控制器，與所述控制器 電連接；用于在接收到所述發(fā)射控制信號后發(fā)射超聲波的發(fā)射換能器，與所述發(fā) 射控制器電連接；用于接收所述發(fā)射換能器發(fā)射的超聲波的接收換能器；用于判斷所述接收換能器接收到的超聲波的首波相位的首波相位判別 器，與所述接收換能器和所述控制器電連接；用于當(dāng)所述首波相位改變時，讀取所述發(fā)射換能器和接收換能器的間距 并發(fā)送給所述控制器計算深度的讀取器，與所述控制器電連接。所述裂縫深度測量裝置還包括顯示器，與所述控制器電連接。所述裂縫深度測量裝置還包括鍵盤，與所述控制器電連接。 所述裂縫深度測量裝置還包括存儲器，與所述控制器電連接。 所述裂縫深度測量裝置還包括用于對接收換能器接收到的超聲波信號進(jìn)行處理的信號調(diào)理器，分別與所述接收換能器和首波相位判別器電連接，進(jìn)一步提高了首波相位判別器的對首波相位的判定精度。所述讀取器包括鋼巻外殼，固設(shè)在所述接收換能器上； 編碼器，固設(shè)在所述鋼巻外殼上；動軸，下端滑設(shè)在所述鋼巻外殼底端且上端固接在所述編碼器的轉(zhuǎn)軸上； 鋼巻條， 一端嵌設(shè)并纏繞多圈于所述動軸上且另一端固接在所述發(fā)射換 能器上。所述鋼巻條還可以具有便于人工讀取距離的刻度，可以對裂縫深度測量 裝置進(jìn)行校對，同時在編碼器損壞情況下也可進(jìn)行測量。由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型通過首波相位判別器和讀取器，自動 判定首波相位和實(shí)時自動測量換能器之間的距離，便于確定首波相位的改變， 實(shí)現(xiàn)了對首波相位反轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)的精確判定，減小了換能器的使用數(shù)量，測量 裝置的體積小巧且成本低，同時實(shí)現(xiàn)了全自動化、高精度、高穩(wěn)定性和快速 便捷的測量目的，提高了測量效率。
圖l為現(xiàn)有技術(shù)裂縫深度測量方案原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置實(shí)施例一的電連接示意圖；圖3為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置實(shí)施例二的電連接示意圖；圖4為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置的讀取器第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置的讀取器第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置實(shí)施例一的電連接示意圖， 本實(shí)施例包括:控制器3;發(fā)射控制器4,與控制器3電連接，用于在控制器3 控制下發(fā)射電壓信號給發(fā)射換能器1;發(fā)射換能器1，與發(fā)射控制器4電連接， 在發(fā)射控制器4的電壓信號控制下發(fā)射超聲波信號；接收換能器2,用于接 收所述發(fā)射換能器l發(fā)射的超聲波信號；首波相位判別器6，分別與控制器3 和接收換能器2電連接，用于判斷接收換能器2接收到的超聲波信號的首波 相位；讀取器5，與控制器3電連接，用于當(dāng)首波相位由正波變?yōu)樨?fù)波即首 波相位改變時，讀取發(fā)射換能器1和接收換能器2的距離并發(fā)送給控制器3， 并由控制器3根據(jù)首波相位反轉(zhuǎn)原理自動計算出裂縫的深度。本實(shí)施例在測量前，需確認(rèn)發(fā)射換能器和接收換能器之間的距離為0或 為一固定數(shù)值的距離，并在測量時使發(fā)射換能器和接收換能器相對于待測試 裂縫對稱放置，以使得控制器能精確地計算出裂縫的深度。本實(shí)施例中，只使用一對換能器，通過采用首波相位判別器和讀取器， 自動判別首波相位和讀取發(fā)射換能器和接收換能器的距離，無需人工測量， 實(shí)現(xiàn)了全自動化測量的效果，使得裂縫深度測量裝置的體積小巧，現(xiàn)場測量 便捷，同時也提高了測量的精度、穩(wěn)定性和效率。如圖3所示，為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置實(shí)施例二的電連接示意圖， 進(jìn)一步地在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例還包括顯示器8，與控制器3 電連接，用于顯示首波相位、讀取發(fā)射換能器1和接收換能器2的距離及裂 縫深度等，可一邊測量一邊觀察測量結(jié)果，使得測量更加直觀；鍵盤9，與 控制器3連接，根據(jù)需要可鍵入命令，使得控制器3控制其它部件工作；存 儲器IO，與控制器3電連接，用于儲存測量數(shù)據(jù)，便于備份查詢。本實(shí)施例中還可以包括信號調(diào)理器7，分別與首波相位判別器6和接收 換能器2電連接，用于對接收換能器2接收到的超聲波信號進(jìn)行信號處理， 如進(jìn)行信號的放大處理等，并把處理后的信號傳給首波相位判別器6,提高了首波相位判別器6對信號的識別能力和對首波相位的判定精度。本實(shí)施例中通過采用顯示器、存儲器、鍵盤和信號調(diào)理器使得測量更加 直觀便捷，測量的精度更高，數(shù)據(jù)處理也更方便，進(jìn)一步地提高了測量的便 捷性和效率。為能更詳細(xì)的了解本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置的測量過程，還對裂縫 深度測量裝置中的讀取器進(jìn)行了說明。如圖4所示，為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置的讀取器第一實(shí)施例的結(jié) 構(gòu)示意圖。本實(shí)施例讀取器包括鋼巻外殼82,固設(shè)在接收換能器2上；編 碼器81,固設(shè)在鋼巻外殼82上；動軸83,下端滑設(shè)在鋼巻外殼82底端且上 端固接在編碼器81的轉(zhuǎn)軸上，使得動軸83轉(zhuǎn)動時，編碼器81的轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn) 動；鋼巻條84, —端嵌設(shè)并纏繞多圈于動軸83上且另一端固接在發(fā)射換能 器上1,使得發(fā)射換能器1和接收換能器2距離變化時，鋼巻條可帶動動軸 83轉(zhuǎn)動，而動軸83轉(zhuǎn)動的同時帶動編碼器81的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，編碼器81就會 把編碼器81的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和方向以脈沖的形式通過電纜811傳送給控制 器3，根據(jù)接收到的脈沖，控制器3即可計算出發(fā)射換能器1和接收換能器2 的距離。接收換能器2通過電纜21與信號調(diào)理器7的輸入端連接。發(fā)射換能器1 通過電纜11與發(fā)射控制器4的輸出端連接。測量前發(fā)射換能器和接收換能之 間的距離為0。本實(shí)施例在裂縫深度測量裝置中的具體的工作過程如下 測量前，把發(fā)射換能器和接收換能器對稱地放置在待測試裂縫兩側(cè)并確 認(rèn)發(fā)射換能器和接收換能之間的距離為G。通過鍵盤輸入命令，控制器控制 各部件進(jìn)入工作狀態(tài)，發(fā)射控制器給發(fā)射換能器一電壓信號，則發(fā)射換能器 在電壓信號的作用下發(fā)射出超聲波，超聲波沿裂縫表面?zhèn)鞒?；同時，接收換 能器接收到超聲波信號，并把接收到的超聲波信號經(jīng)信號調(diào)理器處理后傳送 到首波相位判別器進(jìn)行首波相位判別，首波相位判別器把判別出的首波相位顯示在顯示器上；測試人員移動發(fā)射換能器和接收換能器 并使它們與裂縫保持對稱，在移動過程中讀取器上的鋼巻條被拉長或縮短， 帶動動軸和編碼器上的轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動，而編碼器把動軸轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和方向以 脈沖的形式發(fā)送給控制器，控制器經(jīng)過對脈沖信號進(jìn)行處理即計算出發(fā)射換能器和接收換能器之間的距離并顯示在顯示器上；移動的過程中，接收換能 器也在不斷的接收超聲波信號且超聲波信號的首波相位也不斷地顯示在顯示 器上，若出現(xiàn)首波相位由正波變?yōu)樨?fù)波即首波相位改變時，控制器根據(jù)此時 接收到的發(fā)射換能器和接收換能器的距離以及首波相位反轉(zhuǎn)原理，計算出所 測裂縫的深度并顯示在顯示器上；同時也可根據(jù)需要由控制器自動儲存測試 的數(shù)據(jù)于存儲器中，也可通過鍵盤輸入命令由控制器把測試的數(shù)據(jù)存于存儲 器中，便于備份查看；停止測試，在鋼巻條的彈性力的作用下發(fā)射換能器和 接收換能器自動恢復(fù)到測量前狀態(tài)，完成裂縫深度的測量。本實(shí)施例中的鋼巻條還可以帶有刻度，便于校對或人工讀取距離，可隨 時對裂縫深度測量裝置的測量結(jié)果進(jìn)行校對，保證了測量的精度，同時也可 保證即使在編碼器意外損壞的情況下也能實(shí)現(xiàn)對裂縫深度的測量。由上述實(shí)施例可以看出，通過鋼巻條和編碼器，在移動發(fā)射換能器和接 收換能器時可以實(shí)時地讀取發(fā)射換能器和接收換能器的距離，無需人工測量， 當(dāng)首波相位改變即出現(xiàn)首波相位反轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)時，由控制器自動計算出裂縫深 度并顯示在顯示器上，實(shí)現(xiàn)了全自動化測量，使得測量更加直觀和便捷，測 量的穩(wěn)定性也更可靠，測量效率也更高。如圖5所示，為本實(shí)用新型裂縫深度測量裝置的讀取器第二實(shí)施例的結(jié) 構(gòu)示意圖。在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括回轉(zhuǎn)簧片外殼85,固設(shè)在接收換能器2和鋼巻外殼82之間； 動軸83穿過鋼巻外殼82并滑設(shè)在回轉(zhuǎn)簧片外殼85的底端 回轉(zhuǎn)簧片86,沿逆時針纏繞多圈于動軸83且兩端分別嵌設(shè)在動軸83和 回轉(zhuǎn)簧片外殼85上，測量時動軸83在轉(zhuǎn)動時也帶動回轉(zhuǎn)簧片86—起轉(zhuǎn)動，而測量完成時回轉(zhuǎn)簧片86本身的高彈性又可使回轉(zhuǎn)簧片86本身和動軸83恢 復(fù)到測量前狀態(tài)。本實(shí)施例工作過程同上述施例一，在此不再贅述。本實(shí)施例中通過增加回轉(zhuǎn)簧片和回轉(zhuǎn)簧片外殼，利用回轉(zhuǎn)簧片的高彈性 使得裂縫深度測量裝置在不使用時換能器可快速精確的恢復(fù)到使用前狀態(tài)， 進(jìn)一步地提高了裂縫深度測量裝置的測量精度。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對 其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或 者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本實(shí) 用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1、一種裂縫深度測量裝置，其特征在于包括控制器；用于在所述控制器的控制下發(fā)射控制信號的發(fā)射控制器，與所述控制器電連接；用于在接收到所述發(fā)射控制信號后發(fā)射超聲波的發(fā)射換能器，與所述發(fā)射控制器電連接；用于接收所述發(fā)射換能器發(fā)射的超聲波的接收換能器；用于判斷所述接收換能器接收到的超聲波的首波相位的首波相位判別器，與所述接收換能器和所述控制器電連接；用于當(dāng)所述首波相位改變時，讀取所述發(fā)射換能器和接收換能器的間距并發(fā)送給所述控制器計算深度的讀取器，與所述控制器電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于還包括顯示 器，與所述控制器電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于還包括鍵盤， 與所述控制器電連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于還包括存儲 器，與所述控制器電連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于還包括用于對 接收換能器接收到的超聲波信號進(jìn)行處理的信號調(diào)理器，分別與所述接收換 能器和首波相位判別器電連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于所述讀取器包括鋼巻外殼，固設(shè)在所述接收換能器上； 編碼器，固設(shè)在所述鋼巻外殼上；動軸，下端滑設(shè)在所述鋼巻外殼底端且上端固接在所述編碼器的轉(zhuǎn)軸上；鋼巻條， 一端嵌設(shè)并纏繞多圈于所述動軸上且另一端固接在所述發(fā)射換 能器上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于所述讀取器還包括回轉(zhuǎn)簧片外殼，固設(shè)在所述接收換能器和所述鋼巻外殼之間； 回轉(zhuǎn)簧片，沿逆時針纏繞多圈于所述動軸且兩端分別嵌設(shè)在所述動軸和 所述回轉(zhuǎn)簧片外殼上；所述動軸穿過所述鋼巻外殼并滑設(shè)在所述回轉(zhuǎn)簧片外殼底端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裂縫深度測量裝置，其特征在于所述鋼巻 條帶有便于人工讀取距離的刻度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種裂縫深度測量裝置，包括控制器、發(fā)射控制器、發(fā)射換能器、接收換能器、首波相位判別器和讀取器。本實(shí)用新型通過采用讀取器和首波相位判別器，僅使用一對換能器就可以實(shí)現(xiàn)全自動化測量，使得測量裝置體積小巧，測量便捷，同時也提高了測量的穩(wěn)定性和效率，特別適合建筑工程質(zhì)量檢測中混凝土裂縫深度的檢測。
文檔編號G01B17/00GK201166550SQ20082007956
公開日2008年12月17日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者蔡友發(fā) 申請人:北京光電技術(shù)研究所