专利名称：裂缝深度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及裂缝深度测量领域，尤其涉及一种用于对混凝土构件的 裂缝深度进行测量的测量装置。
背景技术：
建筑物的质量检测中要用到裂缝深度测量装置，用于检测混凝土构件的 裂缝深度，并作为建筑物质量评定的一项标准。因此，裂缝深度的测量要求 精确、快速、简便，以适应建筑物环境下的测量评定工作。混凝土裂缝深度一般均釆用超声波的"首波相位反转原理"进行测量，而目前的裂缝深度测量主要通过以下两种方案来实现第一种方案，由l对换能器组成。测量过程中不停的手动移动换能器， 并在移动过程中读取首波相位信息，当首波相位改变即首波相位由正波变为 负波时，停止移动换能器，此时换能器的位置即为首波相位反转临界点的位 置。然后，测试人员用尺子量取换能器之间的距离，然后计算出裂缝深度。由上述方案可以看出，在测量过程中需人工用尺子量取换能器之间的距 离，测量的自动化程度低，且人为因素的存在影响测量精度及稳定性，测量 速度慢、不便捷且效率低。第二种方案，由n对换能器组成，换能器均匀固定排列且之间的距离设 定为L。如图1所示，为现有技术测量方案原理示意图。测量时，发射换能 器和接收换能器相对于裂缝101对称放置，通过依次测量每对换能器之间的 首波相位，直到第i对首波相位出现改变，则首波相位出现改变的第i对换 能器的位置即为首波相位反转临界点的位置。根据换能器之间的距离即可计'算出裂缝的深度11= (2i-l)L/2。由上述方案可以看出，此种方案虽然消除了人为因素的影响，但使用了 大量的换能器，造成测量装置的成本高、体积大，携带和测量也不便捷。同 时，由于首波相位反转临界点的确定与换能器之间的距离有着直接的联系， 若换能器之间的距离设置过大还会影响测量的精度，若距离设置过小换能器 的使用数量必然会非常多。因此现有技术的裂缝深度测量装置要么测量的自动化程度低、速度慢， 要么换能器的使用数量过多，测量装置成本高、体积大、携带不便捷，且测 量稳定性差、效率低。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种裂缝深度测量装置，克服现有技术的缺陷， 在减少换能器的使用数量的同时又可实现全自动化、高精度、高稳定性和快 速便捷的测量效果。为实现上述目的，本实用新型提供了一种裂缝深度测量装置，包括控制器；用于在所述控制器的控制下发射控制信号的发射控制器，与所述控制器 电连接；用于在接收到所述发射控制信号后发射超声波的发射换能器，与所述发 射控制器电连接；用于接收所述发射换能器发射的超声波的接收换能器；用于判断所述接收换能器接收到的超声波的首波相位的首波相位判别 器，与所述接收换能器和所述控制器电连接；用于当所述首波相位改变时，读取所述发射换能器和接收换能器的间距 并发送给所述控制器计算深度的读取器，与所述控制器电连接。所述裂缝深度测量装置还包括显示器，与所述控制器电连接。所述裂缝深度测量装置还包括键盘，与所述控制器电连接。 所述裂缝深度测量装置还包括存储器，与所述控制器电连接。 所述裂缝深度测量装置还包括用于对接收换能器接收到的超声波信号进行处理的信号调理器，分别与所述接收换能器和首波相位判别器电连接，进一步提高了首波相位判别器的对首波相位的判定精度。所述读取器包括钢巻外壳，固设在所述接收换能器上； 编码器，固设在所述钢巻外壳上；动轴，下端滑设在所述钢巻外壳底端且上端固接在所述编码器的转轴上； 钢巻条， 一端嵌设并缠绕多圈于所述动轴上且另一端固接在所述发射换 能器上。所述钢巻条还可以具有便于人工读取距离的刻度，可以对裂缝深度测量 装置进行校对，同时在编码器损坏情况下也可进行测量。由上述技术方案可知，本实用新型通过首波相位判别器和读取器，自动 判定首波相位和实时自动测量换能器之间的距离，便于确定首波相位的改变， 实现了对首波相位反转临界点的精确判定，减小了换能器的使用数量，测量 装置的体积小巧且成本低，同时实现了全自动化、高精度、高稳定性和快速 便捷的测量目的，提高了测量效率。
图l为现有技术裂缝深度测量方案原理示意图；图2为本实用新型裂缝深度测量装置实施例一的电连接示意图；图3为本实用新型裂缝深度测量装置实施例二的电连接示意图；图4为本实用新型裂缝深度测量装置的读取器第一实施例结构示意图；图5为本实用新型裂缝深度测量装置的读取器第二实施例结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，为本实用新型裂缝深度测量装置实施例一的电连接示意图， 本实施例包括:控制器3;发射控制器4,与控制器3电连接，用于在控制器3 控制下发射电压信号给发射换能器1;发射换能器1，与发射控制器4电连接， 在发射控制器4的电压信号控制下发射超声波信号；接收换能器2,用于接 收所述发射换能器l发射的超声波信号；首波相位判别器6，分别与控制器3 和接收换能器2电连接，用于判断接收换能器2接收到的超声波信号的首波 相位；读取器5，与控制器3电连接，用于当首波相位由正波变为负波即首 波相位改变时，读取发射换能器1和接收换能器2的距离并发送给控制器3， 并由控制器3根据首波相位反转原理自动计算出裂缝的深度。本实施例在测量前，需确认发射换能器和接收换能器之间的距离为0或 为一固定数值的距离，并在测量时使发射换能器和接收换能器相对于待测试 裂缝对称放置，以使得控制器能精确地计算出裂缝的深度。本实施例中，只使用一对换能器，通过采用首波相位判别器和读取器， 自动判别首波相位和读取发射换能器和接收换能器的距离，无需人工测量， 实现了全自动化测量的效果，使得裂缝深度测量装置的体积小巧，现场测量 便捷，同时也提高了测量的精度、稳定性和效率。如图3所示，为本实用新型裂缝深度测量装置实施例二的电连接示意图， 进一步地在上述实施例一的基础上，本实施例还包括显示器8，与控制器3 电连接，用于显示首波相位、读取发射换能器1和接收换能器2的距离及裂 缝深度等，可一边测量一边观察测量结果，使得测量更加直观；键盘9，与 控制器3连接，根据需要可键入命令，使得控制器3控制其它部件工作；存 储器IO，与控制器3电连接，用于储存测量数据，便于备份查询。本实施例中还可以包括信号调理器7，分别与首波相位判别器6和接收 换能器2电连接，用于对接收换能器2接收到的超声波信号进行信号处理， 如进行信号的放大处理等，并把处理后的信号传给首波相位判别器6,提高了首波相位判别器6对信号的识别能力和对首波相位的判定精度。本实施例中通过采用显示器、存储器、键盘和信号调理器使得测量更加 直观便捷，测量的精度更高，数据处理也更方便，进一步地提高了测量的便 捷性和效率。为能更详细的了解本实用新型裂缝深度测量装置的测量过程，还对裂缝 深度测量装置中的读取器进行了说明。如图4所示，为本实用新型裂缝深度测量装置的读取器第一实施例的结 构示意图。本实施例读取器包括钢巻外壳82,固设在接收换能器2上；编 码器81,固设在钢巻外壳82上；动轴83,下端滑设在钢巻外壳82底端且上 端固接在编码器81的转轴上，使得动轴83转动时，编码器81的转轴一同转 动；钢巻条84, —端嵌设并缠绕多圈于动轴83上且另一端固接在发射换能 器上1,使得发射换能器1和接收换能器2距离变化时，钢巻条可带动动轴 83转动，而动轴83转动的同时带动编码器81的转轴转动，编码器81就会 把编码器81的转轴转动的圈数和方向以脉冲的形式通过电缆811传送给控制 器3，根据接收到的脉冲，控制器3即可计算出发射换能器1和接收换能器2 的距离。接收换能器2通过电缆21与信号调理器7的输入端连接。发射换能器1 通过电缆11与发射控制器4的输出端连接。测量前发射换能器和接收换能之 间的距离为0。本实施例在裂缝深度测量装置中的具体的工作过程如下 测量前，把发射换能器和接收换能器对称地放置在待测试裂缝两侧并确 认发射换能器和接收换能之间的距离为G。通过键盘输入命令，控制器控制 各部件进入工作状态，发射控制器给发射换能器一电压信号，则发射换能器 在电压信号的作用下发射出超声波，超声波沿裂缝表面传出；同时，接收换 能器接收到超声波信号，并把接收到的超声波信号经信号调理器处理后传送 到首波相位判别器进行首波相位判别，首波相位判别器把判别出的首波相位显示在显示器上；测试人员移动发射换能器和接收换能器 并使它们与裂缝保持对称，在移动过程中读取器上的钢巻条被拉长或缩短， 带动动轴和编码器上的转轴一同转动，而编码器把动轴转动的圈数和方向以 脉冲的形式发送给控制器，控制器经过对脉冲信号进行处理即计算出发射换能器和接收换能器之间的距离并显示在显示器上；移动的过程中，接收换能 器也在不断的接收超声波信号且超声波信号的首波相位也不断地显示在显示 器上，若出现首波相位由正波变为负波即首波相位改变时，控制器根据此时 接收到的发射换能器和接收换能器的距离以及首波相位反转原理，计算出所 测裂缝的深度并显示在显示器上；同时也可根据需要由控制器自动储存测试 的数据于存储器中，也可通过键盘输入命令由控制器把测试的数据存于存储 器中，便于备份查看；停止测试，在钢巻条的弹性力的作用下发射换能器和 接收换能器自动恢复到测量前状态，完成裂缝深度的测量。本实施例中的钢巻条还可以带有刻度，便于校对或人工读取距离，可随 时对裂缝深度测量装置的测量结果进行校对，保证了测量的精度，同时也可 保证即使在编码器意外损坏的情况下也能实现对裂缝深度的测量。由上述实施例可以看出，通过钢巻条和编码器，在移动发射换能器和接 收换能器时可以实时地读取发射换能器和接收换能器的距离，无需人工测量， 当首波相位改变即出现首波相位反转临界点时，由控制器自动计算出裂缝深 度并显示在显示器上，实现了全自动化测量，使得测量更加直观和便捷，测 量的稳定性也更可靠，测量效率也更高。如图5所示，为本实用新型裂缝深度测量装置的读取器第二实施例的结 构示意图。在第一实施例的基础上，还包括回转簧片外壳85,固设在接收换能器2和钢巻外壳82之间； 动轴83穿过钢巻外壳82并滑设在回转簧片外壳85的底端 回转簧片86,沿逆时针缠绕多圈于动轴83且两端分别嵌设在动轴83和 回转簧片外壳85上，测量时动轴83在转动时也带动回转簧片86—起转动，而测量完成时回转簧片86本身的高弹性又可使回转簧片86本身和动轴83恢 复到测量前状态。本实施例工作过程同上述施例一，在此不再赘述。本实施例中通过增加回转簧片和回转簧片外壳，利用回转簧片的高弹性 使得裂缝深度测量装置在不使用时换能器可快速精确的恢复到使用前状态， 进一步地提高了裂缝深度测量装置的测量精度。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对 其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域 的普通技术人员应当理解其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或 者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实 用新型技术方案的精神和范围。
权利要求1、一种裂缝深度测量装置，其特征在于包括控制器；用于在所述控制器的控制下发射控制信号的发射控制器，与所述控制器电连接；用于在接收到所述发射控制信号后发射超声波的发射换能器，与所述发射控制器电连接；用于接收所述发射换能器发射的超声波的接收换能器；用于判断所述接收换能器接收到的超声波的首波相位的首波相位判别器，与所述接收换能器和所述控制器电连接；用于当所述首波相位改变时，读取所述发射换能器和接收换能器的间距并发送给所述控制器计算深度的读取器，与所述控制器电连接。
2、 根据权利要求1所述的裂缝深度测量装置，其特征在于还包括显示 器，与所述控制器电连接。
3、 根据权利要求2所述的裂缝深度测量装置，其特征在于还包括键盘， 与所述控制器电连接。
4、 根据权利要求3所述的裂缝深度测量装置，其特征在于还包括存储 器，与所述控制器电连接。
5、 根据权利要求1所述的裂缝深度测量装置，其特征在于还包括用于对 接收换能器接收到的超声波信号进行处理的信号调理器，分别与所述接收换 能器和首波相位判别器电连接。
6、 根据权利要求1所述的裂缝深度测量装置，其特征在于所述读取器包括钢巻外壳，固设在所述接收换能器上； 编码器，固设在所述钢巻外壳上；动轴，下端滑设在所述钢巻外壳底端且上端固接在所述编码器的转轴上；钢巻条， 一端嵌设并缠绕多圈于所述动轴上且另一端固接在所述发射换 能器上。
7、 根据权利要求6所述的裂缝深度测量装置，其特征在于所述读取器还包括回转簧片外壳，固设在所述接收换能器和所述钢巻外壳之间； 回转簧片，沿逆时针缠绕多圈于所述动轴且两端分别嵌设在所述动轴和 所述回转簧片外壳上；所述动轴穿过所述钢巻外壳并滑设在所述回转簧片外壳底端。
8、 根据权利要求6或7所述的裂缝深度测量装置，其特征在于所述钢巻 条带有便于人工读取距离的刻度。
专利摘要本实用新型涉及一种裂缝深度测量装置，包括控制器、发射控制器、发射换能器、接收换能器、首波相位判别器和读取器。本实用新型通过采用读取器和首波相位判别器，仅使用一对换能器就可以实现全自动化测量，使得测量装置体积小巧，测量便捷，同时也提高了测量的稳定性和效率，特别适合建筑工程质量检测中混凝土裂缝深度的检测。
文档编号G01B17/00GK201166550SQ20082007956
公开日2008年12月17日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者蔡友发 申请人:北京光电技术研究所