CN102322792B - 水泥杆钢筋质量检测仪及用其检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泥杆钢筋质量检测仪及用其检测的方法。检测仪由可套在待测水泥杆上的固定支架、励磁器、旋转编码器、电池盒、信号预处理器、ARM处理器及与励磁器安装在一起的测磁元件等组成。检测时，固定支架套紧在待测水泥杆上，电池盒的卡子卡在检测人员的皮带上，励磁器磁化钢筋产生回磁通；测磁元件测量衔铁中通过的回磁通，该回磁通与钢筋的直径、数量、位置、腐蚀等有关联，即转换为电信号，经信号预处理器放大、滤波等，再经ARM处理器模数转换、分析后获得需要检测的参数。本发明的检测仪制造简单、操作方便，能对水泥杆中的钢筋进行检测，可准确判断钢筋的直径、位置、数量和腐蚀的程度，检测方法科学合理。

Description

水泥杆钢筋质量检测仪及用其检测的方法

技术领域

本发明涉及一种对水泥杆中的钢筋直径、数量、位置、腐蚀量进行无损检测的技术。

背景技术

水泥杆塔是输电线路重要的承重构件，主要用于低压线路，其功能为支撑导线进行长距离输送电能。由于是电力传输中的一个环节，水泥杆一旦断裂，轻则造成大面积的断电，导致经济损失，重则造成重大人身伤亡。在2008年影响全国的雪灾中，就暴露了一些低压水泥杆塔严重的质量问题，这些问题包括：钢筋直径不够，数量不够，位置不合格，以及腐蚀严重。

钢筋是水泥杆塔的骨架，有严格的国家和行业标准来规范水泥杆塔的制造、使用和更换，但是由于不法商贩偷工减料，大量不合格的水泥杆塔分布在电力线路的各各角落，如2009年夏季，武汉市连续折断了10余根水泥杆塔，导致大面积的停电，事后发现，折断的水泥杆塔中的钢筋直径还没有筷子粗。一些山区折断的水泥杆还出现过没有一根钢筋的情况。近期北京清河小营电线杆倒伏事件，再次为水泥杆安全问题敲响警钟。

电力安全关系到人们的生产和生活，甚至关系到国家安全，因此设计一种能够检测水泥杆塔中的钢筋直径、数量、位置、腐蚀的仪器及方法是非常有意义的。

目前，国内外还没有针对水泥杆塔中的钢筋直径、位置、数量和腐蚀进行检测的发明和仪器。相似的典型专利包括针对房屋内钢筋检测的专利《地震灾后房屋裂纹断口内钢筋检测仪》(200820064254.X)，包含数码相机、针孔摄像头、光纤，其中，数码相机不具备普通的镜头；光纤的一端连接在数码相机的顶部，另一端与针孔摄像头连接。使用时将针孔摄像头***房屋的裂纹断口内，光纤将针孔摄像头获取的图像传入数码相机，进行放大、缩小和拍摄，能够及时拍摄图像，方便地获取现场图像资料，特别适用于对地震灾后房屋裂纹断口内的钢筋检测。

针对混凝土构件中的钢筋检测的专利《具有高分辨力探头的钢筋检测仪》(85105082)，采用谐振电桥作为传感器，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。还采用微电脑技术和数字电路技术、液晶显示技术，操作简便。

但是，上述发明和装置都不能直接用于水泥杆的钢筋检测。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种制造简单、操作方便，可用于检测在用水泥杆中的钢筋的直径、数量、位置、腐蚀量的水泥杆钢筋质量检测仪及用其检测的方法。

本发明目的的实现方式为，水泥杆钢筋质量检测仪，上半支架由两个半圆圈构成，通过两个销轴形成一个整圈，其外有齿，下半支架由两个半圆圈构成，由两个锁扣连接为一体，四个连接块将上支架和下支架连接在一起，构成一个整体的固定支架。

检测支座装在上支架上，检测支座中的小齿轮与上支架的外齿圈啮合，检测支座中的数个轴承卡在上支架的环形凹槽内，励磁器通过连接板固定在上支架上，旋转编码器装在励磁器上，测磁元件安装在励磁器的衔铁上，检测支座上装有手柄，测磁元件的信号线和旋转编码器的信号线接信号预处理器，信号预处理器的输出信号线与ARM处理器连接，ARM处理器上有LCD显示器，ARM处理器连电池盒。

用水泥杆钢筋质量检测仪检测的方法，具体步骤如下：

1)固定支架套装在待测水泥杆上，并通过销轴、锁扣套紧，将电池盒的卡子卡在皮带上，皮带固定在检测人员的身上，检测仪由电池供电，

2)待测水泥杆外圆面正对励磁器和测磁元件，通过手柄转动检测支座，齿轮和固定支架上的齿圈做啮合运动，带动励磁器、测磁元件和旋转编码器绕水泥杆转动，使励磁器的磁化方向和水泥杆的轴线平行，

3)励磁器磁化待测水泥杆中的钢筋，磁钢、衔铁、空气与钢筋构成磁回路，固定在衔铁中的测磁元件测量衔铁中通过的回磁通，并将回磁通信号转换为电信号，

4)含有回磁通信息的电信号进信号预处理器，进行放大、滤波处理，送入ARM处理器；

5)ARM处理器对获得的信号模数转换、分析，获得钢筋的直径、位置、数量和腐蚀状况数据，存储，并由LCD显示器显示。

本发明通过励磁器磁化待测水泥杆中的钢筋阵列，磁钢、衔铁、空气与钢筋构成磁回路，测磁元件测量衔铁中通过的回磁通，并将回磁通信号转换为电信号；经信号预处理器放大、滤波，再经ARM处理器模/数转换，分析后，获得需要检测的参数。然后再一将分析结构显示在LCD上，二实现数据的存储，三实现与上位机的通讯。

本发明的检测仪制造简单、操作方便，能对水泥杆中的钢筋进行检测，可准确判断钢筋直径、位置、数量和腐蚀的程度，检测方法科学合理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是固定支架结构图，

图3是检测支座结构图，

图4是励磁器结构图，

图5是衔铁和测磁元件结构图，

图6是电源结构图，

图7是ARM处理器结构图

具体实施方式

本发明的检测仪由可套在待测水泥杆2上的固定支架1、励磁器4、旋转编码器5、电池盒及与励磁器4安装在一起的测磁元件、信号预处理器、ARM处理器等组成。

下面参照附图详述本发明。

参照图1，检测仪的固定支架1套装在水泥杆2上；励磁器4通过连接板9固定在检测支座12上。旋转编码器5装在励磁器上，测磁元件安装在励磁器的的衔铁上。检测支座上装有手柄11。测磁元件的信号线7和旋转编码器的信号线6接信号预处理器8，信号预处理器的输出信号线10接ARM处理器。电池盒13通过后面的卡子卡在皮带14上，电池盒通过电源线15连ARM处理器16。

本发明的信号预处理器用现有的处理模块，如NI公司的信号调理模块，ARM处理器使用现有的处理器，如华恒公司的HHARM9328MXL-Integration-R2。电池、旋转编码器采用常用的成品。测磁元件采用常用的成品，如霍尔元件，感应线圈等。

与励磁器4安装在一起的测磁元件的信号线7和旋转编码器5的信号线6接信号预处理器8，信号预处理器的输出信号线10接ARM处理器16，ARM处理器接电池盒13。

参照图2，上半支架17由两个半圆圈构成，通过两个销轴18形成一个整圈。其外有齿19。下半支架20由两个半圆圈构成，由两个锁扣22连接为一体，四个连接块23将上支架和下支架连接在一起，构成一个整体的固定支架1。

参照图1、2，检测支座12装在上支架17上，与旋转编码器5连接的励磁器4通过连接板9固定在上支架上。

参照图3，检测支座中的小齿轮25的轮轴固定在两个齿轮座26上，齿轮座26固定在检测支座壳体24上，数个轴承27的转轴28固定在检测支座壳体24上，轴承绕转轴28旋转。

参照图1、2、3，检测支座中的小齿轮与上支架的外齿圈啮合，检测支座中的数个轴承卡在上支架的环形凹槽内。检测支座绕小齿轮旋转，而且不会脱出。

参照图4，衔铁31与两块磁钢32压在一起固定于励磁器壳体33的凹槽中，衔铁31的上表面与凹槽上表面平齐，盖板30与励磁器壳体33通过螺钉29固定在一起成为励磁器4。

参照图5，衔铁31用导磁材料制成，中间有方形孔，方形孔沿衔铁31长度方向的尺寸大于测磁元件34的厚度；测磁元件34，如霍尔元件和感应线圈等固定在衔铁31的方孔内，测磁元件两端贴有有矩形片35用导磁材料或非导磁材料构成。如果所形成回磁通太弱，使用导磁材料的矩形片贴在测磁元件34的两侧面；如果所形成的回磁场太强，使用非导磁材料的矩形片贴在测磁元件34的两侧面。衔铁31两侧有凹槽，用来增强回磁通和提高检测灵敏度，根据检测的实际情况，凹槽内填充不同尺寸的导磁块36。

参照图6，电池37装在电池盒13内，电池盒13后有卡在皮带14上的卡子。皮带14穿过卡子与电池盒13连接在一起。电池通过电源线15向外供电，皮带固定在检测人员的身上。

参照图7，电源线15接电池，给信号处理和显示器供电，信号线10接ARM处理器16，处理后的信号显示在ARM处理器的LCD显示屏上，还可存储，以及实现与上位机的通讯。

用水泥杆钢筋质量检测仪检测的方法，具体步骤如下：

1)固定支架1套装在待测水泥杆2上，并通过销轴18、锁扣22套紧，电池盒39的卡子卡在皮带41上，皮带固定在检测人员的身上，检测仪由电池38供电，

2)待测水泥杆外圆面正对励磁器4和测磁元件，通过手柄11转动检测支座，齿轮和固定支架上的齿圈做啮合运动，带动励磁器4、测磁元件和旋转编码器5绕水泥杆转动，使励磁器的磁化方向和水泥杆的轴线平行，

3)励磁器磁化待测水泥杆中的钢筋，磁钢、衔铁、空气与钢筋构成磁回路，固定在衔铁中的测磁元件测量衔铁中通过的回磁通，并将回磁通信号转换为电信号，

4)含有回磁通信息的电信号进信号预处理器，进行放大、滤波等处理，送入ARM处理器；

5)ARM处理器对获得的信号模数转换，在分析软件的支持下，对获得的信号分析，获得钢筋的直径、位置、数量和腐蚀状况数据，存储，并由LCD显示器显示。

本发明的待测水泥杆的表面正对励磁器，励磁器的磁化场方向与水泥杆轴线平行；励磁器磁化待测水泥杆中的钢筋阵列，磁钢、衔铁、空气与钢筋构成磁回路，固定在衔铁中的测磁元件测量衔铁中通过的回磁通，并将回磁通信号转换为电信号；含有回磁通信息的电信号经信号预处理器放大、滤波等，再经ARM处理器模数转换，经软件分析，一将分析结构显示在LCD上，二实现数据的存储，三实现与上位机的通讯；钢筋直径、数量、位置、腐蚀等将影响回磁通的值，分析回磁通的值可以获得需要检测的参数。

Claims (4)

1.水泥杆钢筋质量检测仪，其特征在于上半支架由两个半圆圈构成，通过两个销轴形成一个整圈，其外有齿，下半支架由两个半圆圈构成，由两个锁扣连接为一体，四个连接块将上支架和下支架连接在一起，构成一个整体的固定支架；

检测支座通过齿轮与上支架连接，检测支座中的小齿轮与上支架的外齿圈啮合，检测支座中的数个轴承卡在上支架的环形凹槽内，励磁器通过连接板固定在检测支座上，旋转编码器装在励磁器上，测磁元件安装在励磁器的衔铁上，检测支座上装有手柄，测磁元件的信号线和旋转编码器的信号线接信号预处理器，信号预处理器的输出信号线与ARM处理器连接，ARM处理器上有LCD显示器，ARM处理器连电池盒；

所述衔铁用导磁材料制成，中间有方孔，测磁元件固定在方孔内，测磁元件两端面有矩形片，矩形片用导磁材料或非导磁材料制成；衔铁两边有凹槽，凹槽内填充由导磁材料制作的不同尺寸的导磁块；

所述励磁器是衔铁与两块磁钢压在一起固定于励磁器壳体的凹槽中，衔铁的上表面与凹槽上表面平齐，盖板与励磁器壳体通过螺钉固定在一起所成为的励磁器。

2.根据权利要求1所述的水泥杆钢筋质量检测仪，其特征在于检测支座上的小齿轮(25)通过轴承座(26)与检测支座壳体(24)连接，轴承(27)通过转轴(28)与检测支座壳体(24)连接。

3.根据权利要求1所述的水泥杆钢筋质量检测仪，其特征在于电池(37)安装在电池盒(16)内，电池盒后有卡在皮带(14)上的卡子。

4.用权利要求1所述的水泥杆钢筋质量检测仪检测的方法，其特征在于具体步骤如下：

1)固定支架套装在待测水泥杆上，并通过销轴、锁扣套紧，将电池盒的卡子卡在皮带上，皮带固定在检测人员的身上，检测仪由电池供电，

2)待测水泥杆外圆面正对励磁器和测磁元件，通过手柄转动检测支座，齿轮和固定支架上的齿圈做啮合运动，带动励磁器、测磁元件和旋转编码器绕水泥杆转动，使励磁器的磁化方向和水泥杆的轴线平行，

3)励磁器磁化待测水泥杆中的钢筋，磁钢、衔铁、空气与钢筋构成磁回路，固定在衔铁中的测磁元件测量衔铁中通过的回磁通，并将回磁通信号转换为电信号，

4)含有回磁通信息的电信号进信号预处理器，进行放大、滤波处理，送入ARM处理器；

5)ARM处理器对获得的信号模数转换、分析，获得钢筋的直径、位置、数量和腐蚀状况数据，存储，并由LCD显示器显示。

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