专利名称:具有高分辨力探头的钢筋检测仪的制作方法
本发明属于用电磁方法测量仪器中一种测量混凝土构件中钢筋直径、钢筋位置和钢筋的混凝土复盖层厚度的装置。
在已有技术中，对混凝土构件中的钢筋进行测试的仪器，通常具有二个与整机相分离的探头。探头利用一定频率的交流电，经过一个并联谐振电路所产生的交变磁场，其磁场强度随磁场范围内的金属物体的直径及其复盖层厚度变化的常规电磁感应法来测量的。探头线圈感应出来的电压，经信号处理电路放大后，通过电表显示出来。这种仪器不仅调整麻烦，而且分辨力较低，与被测钢筋相邻近的钢筋对测试结果影响较大，特别是这种仪器对外界电磁场及温度的影响比较敏感，甚至操作者佩带的手表、戒指也会影响测量结果。
鉴于上述情况，本发明的目的是简化测量手续，提高仪器的分辨能力，减少外界电磁场对测量结果的影响。其特点是采用谐振电路感应法和磁屏蔽可提高精度、范围、以及防止了外界对测量的干扰。
本发明所采用一种谐振电桥结构是作为仪器探头中的传感器，来提高分辫辨能力，在探头中采取磁屏蔽措施，将探头与整机装成一整体，加以屏蔽以减少外界磁场对测量结果的影响;还引用最新的微电脑技术和数字电路技术，简化测量手续，使操作者不需进行复杂计算，也不需查对图表即能获得测量结果。
图1是本发明的原理框图;
图2是谐振电桥的电原理图;
图3是谐振电桥的结构图;
图4是整机的外形。
现通过下述实施例来详述本发明的构成。
本发明可分为四大部件探头[1]、信号处理部分[2]、数字显示部分[3]和直流电源[4]，见图1，现分述如下1.探头[1]部分探头的核心部分是传感器[7]。本发明的传感器采用一种谐振电桥结构。上电感L1[16]，下电感L2[17]和电容C1[18]、C2[19]构成电桥的四个桥臂。电桥音频信号作为电源，接入桥路的一组对角线B、D，输出信号由另一组对角线AC取出。
上电感采用一种完善的屏蔽结构，从而有效地克服外界磁场对上电感的影响。本实例给出了屏蔽结构的一种，这种结构是由两个罐形磁芯[22]对合而成，二个磁芯中的线圈[23]串联后构成桥臂L1[16]。由于这种对合结构，使磁力线完全封闭在磁芯体内，减少了外界磁场对仪器的干扰。下电感也是用上述罐形磁芯组成，但结构不同，这里一般有二个或二个以上这种磁芯[24]，最好取四个，使它们开口向下，排成一直线，各磁芯中的线圈[25]相互串联后构成另一桥臂L2[19]，磁芯的开口面应置于同一平面上，成为探头的测试面[26]，二只电容C1C2构成另外两个相邻桥臂[18、19]。为了保证测试灵敏度，L1与L2以及C1与C2的电参数要求对称。作为进一步的特征，为了使这些桥路中参数的对称性容易实施，这里采用了一个能补偿电路参数不对称性的微调差动电容器[20]，差动电容器的两个微调电容C1′、C′2分别与电容C1[18]、C2[19]反向并联。
实验证明电桥的输出电压VAC是钢筋与传感器测试面的矩离S和钢筋直径φ的二元函数，其函数关系由下式给出VAC＝ACBSS为传感器测试面与钢筋的矩离，A、B为与钢筋直径φ有关的系数。
电桥以700～1200HE的音频信号作电源，而以970HE最好。音频信号[21]由音源振荡器[5]产生，经功放[6]后，馈入传感器[7]中谐振电桥的BD端。
由于这种传感器的分辨能力与其采用的罐形磁芯[24]的半径有关，因此其分辨力可达2.5cm，甚至更小，即两根钢筋相距等于2.5cm时，测量之一根钢筋时另一根的存在对测量结果的影响可忽略不计。而其他同类仪器这个参数达10cm以上。
2.信号处理部分[2]本部分主要是将传感器[7]获得的与被测参数相关的信号，经过放大，并线性处理后，送入显示部分[3]而作为本发明的一个特征，是经过处理，放大的信号，经数字化处理后输入微电脑，经微电脑作数据处理后，送入数字显示部分[15]。
这时信号流程如下传感器[7]获得的信号，通过前置放大器[8]和信号检测电路[9]后，通过交流放大器[10]放大后，滤皮[11]，取出直流信号，再经直流放大[12]然后经过A/D转换器[13]转换成数字信号再输入微电脑[14]。微电脑[14]用计算法或查表法根据输入值找出对应的被测参数值，送数字显示部分。
3.显示部分[3]显示部分可以是一个指示仪表，对前述测量信号进行指示。而作为本发明的特征，这种显示装置是数字式的液晶显示器[15]，而且可以有二组甚至二组以上，可以同时作多参数显示，如同时显示钢筋直径φ和钢筋复盖层厚度S。
4.电源[4]采用电池对上述各部件供电。作为一变化形式，也可用交流经整流、稳压后供电。
以上几个部分在本实施例中被置于同一机壳中[27]，对机壳采取电磁屏蔽措施来减少电磁的干扰。传感器[7]部分装在整机的下方，开口面向下，并在同一平面上，组成测试面[26]。数字显示[15]部分装在机壳上方。机壳上方还有一个供钢筋直径选择的旋钮[30]，为了便于确定钢筋位置，机壳上有一根标志线[29]用来指示钢筋位置。标志线[29]本身的位置由下电感L2[17]中的罐形磁形[24]的中心线的连线来确定。
本实施例为了减少整机体积，特地将把手[28]设计成电池盒的形式。当然电池也可以放在机壳内其它位置。
由于采取了上述措施，本发明明显地简化了测试方法，现将测试方法简述如下1.钢筋位置的检测，将所述测试装置的测试面[26]与被测构件表面接触，缓慢平移或转动本测试装置，当复盖层厚度的数值显示为最小时，则可确定钢筋的位置。此时钢筋走向与机壳上的标志线[29]一致。
2.已知钢筋直径时，混凝土复盖厚度的测量，将直径选择旋钮[30]向已知直径数，然后进行上述第一项操作，首先确定钢筋位置，一旦钢筋位置确定，同时装置显示混凝土复盖层的厚度值及显示给定的钢筋直径值。
3.钢筋直径未知时，钢筋直径与混凝土复盖层的厚度的测量将直径选择旋钮[30]掷向“未知直径挡”，按上述第一项操作第一次初测后，在装置与被测构件之间垫入固定厚度的外磁性材料进行复测，经微电脑处理后，即能同时自动显示钢筋直径和复盖层厚度。
本发明的效果是提供了一种便于携带使用方便、操作简便的混凝土构件的钢筋测试仪，而且分辨力高，数字精确，抗干扰能力强，给使用者带来方便。因此本发明不仅可用于对混凝土构件的无损检测，而且还可以用来测定含铁磁材料的橡胶、胶木、高分子材料制品的保护层厚度，对钢筋混凝土中钢筋锈蚀程度的评定等。
权利要求
1.一种用于检测钢筋混凝土构件中钢筋位置，钢筋直径和钢筋的混凝土复盖层厚度的装置。装置包括探头[1]、信号处理电路[2]、显示部件[3]和电源[4]。探头将被测参数转换成电信号，信号经处理，放大后，测量结果由显示部件显示出来。本发明的特征在于上述探头[1]的传感器[7]是一种具有高分辨力的谐振电桥，因而使其能分辨距被测的钢筋2.5cm，甚至更近的邻近钢筋。
2.如权利要求
1所述的检测装置，其谐振电桥的四个桥臂是由上电感L1[16]，下电感L2[17]和电容C1[18]、C2[19]组成。其中上电感采用一种能有效地克服外磁场干扰的磁屏蔽结构，这种结构可以是由二个罐形磁芯[22]对合而成，二个磁芯中的线圈[23]串联后构成桥臂L1;下电感有二个或二个以上，一般是四个排成一直线的上述罐形磁芯[24]各磁芯中的线圈[25]相互串联后构成另一桥臂L2，磁芯的开口面是一平面上成为探头的测试面[26];二只电容C1C2构成另外两个相邻桥臂。L1与L2以及C1与C2的电参数要求对称。
3.如权利要求
1和2所述的检测装置，其中谐振电桥采用700～1220HZ的音频信号作电源[21]，而以970HZ最佳。
4.如权利要求
1和2所述的检测装置，其中谐振电桥部分使用了一个能补偿电路参数不对称的微调差动电容[20]。差动电容器的两个微调电容C′1C′2分别与电容C[18]C[19]反相并联。
5.如权利要求
1所述的检测装置，其信号处理部分[2]有一个A/D转换器[13]和一片微电脑[14]，显示部分[3]是数字式的[15]且数字显示部件有二组或多组，可同时显示钢筋混凝土构件与钢筋有关的各组参数。
6.如权利要求
1或5所述的装置，其探头部分[1]和信号处理部分[2]、显示部分[3]、电源部分[4]被置于同一壳体[27]内，并加以屏蔽，组成一个适于携带，具有良好电磁屏蔽性能的整体。探头安装在整机的下方。可与被测物直接接触。
7.如权利要求
6所述的装置，其面板上有一根指示钢筋位置的标志线[29]，该标志线位置由探头下电感L2[17]中的罐形磁芯[24]的中心线的连线确定。
8.如权利要求
6所述的检测装置，其中把手部分[28]设计成可放置电池的电池盒。
专利摘要
一种用电磁方法测量混凝土构件中钢筋直径、钢筋位置和钢筋的混凝土覆盖层厚度的装置。采用新颖的谐振电桥作传感器，谐振电桥的上电感用对合的两个罐形磁芯，实现磁回路全封闭，减少了外磁场干扰。电桥的下电感有数个带磁芯的线圈，提高了传感器的分辨能力。还采用最新的微电脑技术和数字电路技术、液晶显示技术，操作简便。
文档编号G01N27/22GK85105082SQ85105082
公开日1986年12月24日 申请日期1985年6月28日
发明者徐炳鸿, 孙杰 申请人:上海建筑材料工业学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan