CN204882467U - 一种智能混凝土超声波检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能混凝土超声波检测装置，PC机通过***总线与接口及数字逻辑器连接，接口及数字逻辑器与发射***连接，发射***与程控信号调整电路连接，程控信号调整电路与数据采集***连接，本实用新型体积小，重量轻，携带操作方便，低功耗设计、较同类性能及功能的仪器相比，整机功耗大幅度降低，满足无交流电时现场检测的需要，高亮度的彩色液晶显示器，阳光和昏暗的环境下界面均清晰可见，自动判读，功能齐全，接口方便，可完成现场检测数据的自动或手动判读及分析、检测的数据和波形的大容量存储或打印输出，整机可靠性高，结合具体使用情况而进行的造型设计，使仪器无论在室内室外随身携带和使用都非常简单方便。

Description

一种智能混凝土超声波检测装置

【技术领域】

本实用新型涉及混凝土超声波检测技术领域，具体的说是一种智能混凝土超声波检测装置。

【背景技术】

非金属超声脉冲检测技术在国际上始于20世纪40年代后期，现已在世界各国得到了普遍推广和应用，目前许多国家及国际学术团体都先后制定了混凝土超声检测规程、方法或建议，我国20世纪50年代开展此项技术的研究，60年代始用于工程检测，近十多年来得到了迅速的发展，在混凝土建设工程、岩体检测、工程地质、水文地质检测等方面有广泛的应用，从工程的上部结构到地下结构检测，从一般构件检测到大体积混凝土检测，从单一的测强发展到测裂缝、缺陷、损伤层厚度、弹性力学参数等，其应用范围与应用深度不断扩大，非金属超声脉冲检测技术研究、应用及发展为非金属超声检测仪的研制生产创造出了广泛的需求和发展空间,国内声测仪器的研制、生产主要始于20世纪70年代,主要历经了模拟式仪器、数字式仪器、智能型仪器、便携式仪器4个发展阶段，电路混合研制生产的模拟式超声仪基本上都可以直接显示接收的模拟信号波形,并用游标手动判读或用整形自动读数来测量声时参量,一般由数码管数字显示测量值，其体积较小、重量较轻、价格低,可交、直流供电，但自动判读精度低，不具有对接收信号数字化自动采集功能，需人工记录数和进行后期的数据分析处理，工作效率较低。

由于应用于野外桥梁检测,因此要求设备可实现长时间电池供电,体积小、重量轻,同时由于分析处理的信息量大,不仅包括声参量,而且包括每一测点的波形信息,在项目的总体设计思想方案的要求下,在分析超声仪的各个发展阶段的优劣、扬长避短的基础上研制新型的非金属超声检测仪。。

因此，为克服上述技术的不足而设计出体积小，重量轻，随身携带和使用都非常简单方便，功能齐全，接口方便，可完成现场检测数据的自动或手动判读及分析、检测的数据和波形的大容量存储或打印输出的一种智能混凝土超声波检测装置，正是发明人所要解决的问题。

【实用新型内容】

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种智能混凝土超声波检测装置，体积小，重量轻，随身携带和使用都非常简单方便，功能齐全，接口方便，可完成现场检测数据的自动或手动判读及分析、检测的数据和波形的大容量存储或打印输出的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能混凝土超声波检测装置，其包括PC机、***总线、接口及数字逻辑器、发射***、程控信号调整电路、数据采集***，所述PC机通过***总线与接口及数字逻辑器连接，接口及数字逻辑器与发射***连接，所述发射***与程控信号调整电路连接，所述程控信号调整电路与数据采集***连接。

进一步，所述发射***包括直流升压程控器、高压脉冲发射器、发射换能器、接收换能器，所述直流升压程控器与高压脉冲发射器连接，所述高压脉冲发射器与发射换能器连接，所述发射换能器底部设置有接收换能器。

进一步，所述***总线分别与并口、彩色LCD显示屏、专用键盘连接。

进一步，所述接口及数字逻辑器分别与高压脉冲发射器、程控信号调整电路连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型体积小，尺寸为252mm×185mm×58mm，重量轻，重量为1.8kg，携带操作方便。

2、本实用新型低功耗设计、较同类性能及功能的仪器相比，整机功耗大幅度降低，使得本实用新型的超声仪能用内部直流电源供电连续工作5h以上，满足无交流电时现场检测的需要。

3、本实用新型在同类设备上首次采用大尺寸，6英寸、高分辨率，640×480点阵，高亮度的彩色液晶显示器，阳光和昏暗的环境下界面均清晰可见,并能提供具有丰富色彩变化的显示效果，操作界面全部采用中文，清晰直观，显示准确细致。

4、本实用新型速度快，波形实时动态显示，自动判读。

5、本实用新型功能齐全，接口方便，可完成现场检测数据的自动或手动判读及分析、检测的数据和波形的大容量存储或打印输出，或通过数据传输线将超声仪机内存储的数据传输给PC机。

6、本实用新型整机可靠性高，结合具体使用情况而进行的造型设计，使仪器无论在室内室外随身携带和使用都非常简单方便。

【附图说明】

图1是本实用新型结构原理示意图。

图2是本实用新型中数据采集***原理框图。

图3是本实用新型中PC机原理框图。

图4是本实用新型中程控信号调整电路图。

图5是本实用新型中发射***的原理框图。

附图标记说明：1-PC机；2-并口；3-彩色LCD显示屏；4-专用键盘；5-***总线；6-接口及数字逻辑器；7-直流升压程控器；8-高压脉冲发射器；9-发射换能器；10-接收换能器；11-程控信号调整电路；12-数据采集***。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本实用新型结构原理示意图，其包括PC机1、***总线5、接口及数字逻辑器6、发射***、程控信号调整电路11、数据采集***12，所述PC机1通过***总线5与接口及数字逻辑器6连接，接口及数字逻辑器6与发射***连接，所述发射***与程控信号调整电路11连接，所述程控信号调整电路11与数据采集***12连接，发射***包括直流升压程控器7、高压脉冲发射器8、发射换能器9、接收换能器10，所述直流升压程控器7与高压脉冲发射器8连接，所述高压脉冲发射器8与发射换能器9连接，所述发射换能器9底部设置有接收换能器10，***总线5分别与并口2、彩色LCD显示屏3、专用键盘4连接，接口及数字逻辑器6分别与高压脉冲发射器8、程控信号调整电路11连接。

本实用新型的工作原理是，高压发射电路在PC机1控制下,产生高压脉冲,通过发射换能器9转换为声波信号并传入被测介质,接收换能器10接收通过被测介质的声波信号并转换为电信号,受PC机1控制的程控信号调整电路11对接收的电信号作自动增益调整达到设定状态，经数据采集电路转换为数字信号,将其高速地送入PC机1，并在PC机1控制下进行波形显示、声参量的判读和存储,或者对所存储的声参量进行分析处理等。

参见图2，A/D芯片采用分辨率8位、采样速率高达每秒40M采样次数、双路超高速芯片，该芯片在高速转换的同时仍保持较低的功率损耗，400MHz的模拟输入带宽保证了超声波信号的宽频带要求，内部集成采样保持基准电压源电路，大大减少了***电路的数目，采用的双路并行高速数据采集***12，采样频率可在8档任选，最高达20MHz，远远高于信号频率，使得波形数据还原后失真很小，采用DMA方式实现与PC机1***之间的双通道采集数据的同时高速传输，数据采集***12运用并行处理技术，采用独立的时钟***和时序逻辑***，数据采集过程不占用PC机1时间段，使CPU能够有足够多的时间进行数据处理工作，这种方式可以大大提高***整体运行速度，提高采样速率，使动态实时采集成为可能，采集***主要由超大规模数字逻辑电路CPLD芯片、A/D转换器和64K、16位静态存储器件3部分组成,其中CPLD芯片实现采样时钟产生电路、接口及时序控制电路、地址译码器、可予置计数器等几部分功能，采样时钟产生电路主要用来产生决定采样的时钟信号,可软件设置采样频率，接口及时序控制电路主要作用为:使采集***与PC机1配合工作和协调采集***内部工作时序，在***复位时,关闭时钟信号，计数器清零，选择采样频率和采样长度,并且设RAM的写入允许有效，使采集***进入采集准备状态，当接收到采样起始信号时,打开时钟信号，地址译码器、64K可预置计数器、A/D转换器进入工作状态,这些部分以相同的时钟频率同步工作,每个时钟周期进行1次A/D转换,并且自动将转换结果送入RAM存储。当计数器满后,1次采样过程结束,时钟关闭,并且向CPU发出DMA请求。当PC机送出DMA传输允许信号时，置RAM输出有效，由地址译码器产生相应的数据地址,将数据送入数据总线,由PC机1接收，直到数据传输完毕。至此,1个数据采集传输过程完成。

参见图3，本实用新型根据自身需要进行优化设计,电路结构紧凑而且接插件大量减少,使得该仪器的专用PC机1***在保证性能及功能的前提下的可靠性大大提高;采用最新的大规模集成芯片减少了***器件的数量,大幅降低了PC机1功耗。PC机1采用AMD的80486DX微处理器芯片作为CPU,具有较高的处理速度、较高的指令执行效率和很强的数据处理能力,使专用的PC机***的综合性能较以往的数字式有很大提高;***接口电路采用大规模集成电路ADC006,可以完成以往十几个芯片才能完成的功能,大大减少了***芯片的数量,提高了***的可靠性,降低了***的功耗;采用DOC2000芯片作为数据存储器件,同时可利用接口芯片ADC006实现与CPU对接,该芯片在相近的封装型式下容量从2～72M可选配,可保证仪器有足够的数据存储空间;显示驱动电路采用大规模集成电路6245,该芯片可与PC机总线直接接口,配以专用BIOS,单个芯片即可实现对图形点阵式液晶显示器的所有驱动功能。

参见图4，由于接收信号动态范围很大,为了连续调整输出信号幅度、提高增益范围,本实用新型设计的控程控信号调整电路11，其设计指标为放大电路增益为大于70dB且连续可调、灵敏度小于等于30μV,频带宽度为10~250kHz。该部分电路由A/D公司的高压控程控放大器、配用精密基准电压源和D/A转换器构成该部分电路，基准源电路产生2.5V的基准电压输入给高压控程控放大器及D/A,程序通过PC机的数据总线向D/A输入不同的数值以控制D/A输出的电压，从而调整放大器的增益,放大器的增益与D/A输出电压成正比,通过已知向D/A输入的数值可知放大***的增益大小。以此方式构成的***较传统的放大器及电阻网络相比,提高了增益调整的精度和集成度、降低了放大***的噪声及功耗。

参见图5，超声仪的超声波产生是通过对发射换能器9施加一定电压激励脉冲,使发射换能器的压电晶体产生振荡来实现，如果要产生能量足够大的超声波信号,需要对发射换能器9增加很高电压的激励脉冲，原有的超声仪一般采用交流升压的方式来产生高压,其缺点为必须由交流220V供电,或用外部充电电池加逆变器产生交流电源,***设备笨重,不方便操作;发射信号容易受电网波动的影响,造成信号幅值不稳,对测试结果造成影响;容易受电网高电压的冲击,破坏发射电路;电磁干扰严重等。采用直流升压方式产生发射脉冲所需的高压，不受交流供电电压波动的影响，使发射信号稳定可靠，这样也使单一直流电源供电成为可能，同时通过脉宽调制的方式控制发射高压的大小,可实现超声仪发射电压的任意调控,增加了仪器的灵活性。

Claims (4)

1.一种智能混凝土超声波检测装置，其特征在于：其包括PC机、***总线、接口及数字逻辑器、发射***、程控信号调整电路、数据采集***，所述PC机通过***总线与接口及数字逻辑器连接，接口及数字逻辑器与发射***连接，所述发射***与程控信号调整电路连接，所述程控信号调整电路与数据采集***连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能混凝土超声波检测装置，其特征在于：所述发射***包括直流升压程控器、高压脉冲发射器、发射换能器、接收换能器，所述直流升压程控器与高压脉冲发射器连接，所述高压脉冲发射器与发射换能器连接，所述发射换能器底部设置有接收换能器。

3.根据权利要求1所述的一种智能混凝土超声波检测装置，其特征在于：所述***总线分别与并口、彩色LCD显示屏、专用键盘连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能混凝土超声波检测装置，其特征在于：所述接口及数字逻辑器分别与高压脉冲发射器、程控信号调整电路连接。