专利名称：基于运动方程建立数显回弹仪传感器之位移与感应值关系的制作方法
技术领域：
数显回弹仪是在普通回弹仪(包括砂浆回弹仪、高强回弹仪等没有安装自动采 集回弹值装置的各类回弹仪)上装配位置传感器来自动获取回弹值。广泛用于 混泥土及其他结构、构件和材料的强度检测。
背景技术：
有些数显回弹仪的位移传感器需要预先建立一个位移值和传感器感应值之间的 对应关系(譬如传感值和位移值的对应关系表格或方程)。回弹仪工作时，按照 这种关系，获得传感器感应值后，通过计算或査询表格得到与其对应的位移值， 即可获得回弹值。随着传感器工作次数的增加、时间的延长，位移值和传感器 感应值之间的对应关系可能会发生变化，需要重新建立这种对应关系。

发明内容
本发明根据回弹仪工作时弹击锤带动传感器(或其部分)的运动方程，给出建 立位移值与传感器感应值对应关系的方法。
回弹仪工作时弹击锤带动传感器(或其部分)运动，在传感器(或其部分)开 始运动的时刻(本发明中称其为计时零点)至最大位移值(即回弹值位置)的 时间间隔内，其运动方程为
<formula>complex formula see original document page 4</formula>
令y-x + Z， x为计时零点开始的位移，/为回弹仪在一定方向上工作时，平衡位
置到接触位置的距离。平衡位置和接触位置的说明如下，此说明实用于本发明 专利。
平衡位置指弹击锤在本身重力、弹簧拉力或支撑力、指针滑块重力、指针滑 块摩擦力的共同作用下，弹击锤所处的位置。由于回弹仪空间的限制，弹击锤 实际上不一定能够处于这一位置。指针滑块重力和指针滑块摩擦力在计时零点 前并没有加在弹击锤上，但是值是受到他们影响的。
接触位置指弹击锤回弹过程中，接触到指针滑块弹片，推动指针滑块一起运 动的初始时刻，弹击锤所处的位置。
yff和w是回弹仪本身的特征量，/由弹击方向及回弹仪本身特征共同决定，若弹 击方向确定，贝U/也由回弹仪本身特征决定。对于一定种类、符合规范标准的回 弹仪，-和w是定值，在给定的弹击方向上，/也是定值。方程变换为
<formula>formula see original document page 5</formula> p).........................................(2)
到达回弹值位置时有 r， x = z:
<formula>formula see original document page 5</formula>.......................................................(3)
得<formula>formula see original document page 5</formula>
.......................................................(4)
在计时零点，,=0， x = 0，得如下方程
<formula>formula see original document page 5</formula>...............................(5)
<formula>formula see original document page 5</formula>.........................................(6)
cosp cos(;r — "77)
这样，时间和位移的关系通过下式给出
<formula>formula see original document page 5</formula>......................................7)
cos(;r — < r)<formula>formula see original document page 6</formula>......................(8)
此关系表明，通过弹击，根据运动方程就可以建立时间位移关系，而时间与传 感器感应值之间的关系可以通过采样建立，这样，位移和传感器感应值之间的 关系就可以建立起来。从以上分析可以看出，本标定方法不依赖传感器空间意 义上的线性度。
也可以利用到达最大位置时有t-T， x=z (z通过目读得到)来确定/，该方法 可以在不约定弹击方向，事先不预置/值的情况下建立位移值与感应值之间的关 系。
<formula>formula see original document page 6</formula>.....................(9)
<formula>formula see original document page 6</formula>.....................(10)
<formula>formula see original document page 6</formula>.............................(11)
把(ll)式代入(8)式，在弹击方向任意，事先不预置/值的情况下，可以建立位 移值与感应值之间的对应关系。
<formula>formula see original document page 6</formula>.......(12)
各种类回弹仪各方向上的/也可以通过如下方法计算得出。 弹击锤处于平衡位置时有
<formula>formula see original document page 6</formula> ...........................(13)
《为与弹击锤相连弹簧的弹性模量，w为弹击锤的质量，^为与弹击锤相连弹 簧的等效质量，^为指针滑块的质量，e为弹击方向与竖直向下方向的夹角，/ 为包括指针滑块与导杆及开槽之间的摩擦力在内的摩擦力的总和。 弹簧无变形，弹击锤离接触位置的距离为"则有<formula>complex formula see original document page 7</formula>
具体实施例方式
通过试验及计算，得到各种类符合规范标准的回弹仪的-和w值，及各方向上的 /值。
回弹仪工作，弹击锤起跳，带动传感器(或其部分)运动时，仪器记录各时刻 值,,.和其对应的传感器感应值〈，然后根据方程(8)或(12)，建立位移x,.和时 间^的关系，这样就可以建立z;.和x,.的关系。本发明给出的方法不依赖传感器空 间意义上的线性度。
权利要求
1、回弹仪工作时弹击锤在回弹阶段带动传感器(或其部分)的运动方程为x+l＝Ae-βtcos(ωt+)...........................................(1)弹击锤接触到传感器(或其部分)带动其运动的起始时刻为计时起点t＝0，x＝0，有如下关系l＝Acos()........................................................(2)到达回弹值位置时，t＝T，x＝X有如下关系ωT+＝π即＝π-ωT..........................................(3)X+l＝Ae-βTcos(ωT+)＝-Ae-βT................................(4)联立(2)和(3)得到如下关系
2、 l由弹击方向及回弹仪本身特征共同决定，若弹击方向确定，则l由回弹仪 本身特征决定。在一定的弹击方向上，l是定值。通过试验计算可以得到 各种类、符合规范标准的回弹仪在各方向上的l值。
3、 也可以在弹击后，目读输入本次弹击的X值，通过公式(7)计算出l值，这 是不需约定弹击方向的。
4、 按权力要求3得到l值，测出与其对应的角度值，这样，可以得到各种回 弹仪各方向的l值。
5、 对于回弹仪的弹簧系统，有下式<formula>see original document page 3</formula>《为与弹击锤相连弹簧的弹性模量，"为弹击锤的质量，w为与弹击锤相连弹簧的等效质量，m3为指针滑块的质量，0为弹击方向与竖直向下方向 的夹角，l为弹击块带动指针滑块运动时，包括指针滑块与导杆及开槽之 间的摩擦力在内的摩擦力的总和。设弹簧无变形时，弹击锤离接触位置的 距离为A，则有<formula>see original document page 3</formula>
6、 在不需要知道/的情况下，可以根据公式(8)建立位移值xi和时刻ti的关 系，在各时刻^仪器获取传感器感应值/;.，这样就可以建立ri;.和xi,.的关系
全文摘要
本发明根据回弹仪(包括砂浆回弹仪、普通回弹仪等)弹击时弹击滑块的运动方程，建立数显回弹仪的传感器感应值与位移值之间的数值关系。给出的方法不依赖传感器的空间线性度。技术方案要点此发明建立在回弹仪工作时弹击锤在回弹阶段的运动方程，见式(1)，变换得到式(2)，也可以变换成如形式(3)，β和ω由回弹仪本身特征决定，l由弹击方向及回弹仪本身特征共同决定，若弹击方向确定，则l由回弹仪本身特征决定。T是到达回弹值位置对应的时间，X是到达回弹最高位置时的位移值，计时起点是弹击锤带动传感器(或其部分)开始运动的时刻。l可以通过试验和计算得到。根据方程(2)或(3)可以建立位移值x_i和时刻t_i的关系，在各时刻t_i，仪器获取传感器感应值r_i，这样就可以建立r_i和x_i的关系。
文档编号G01N3/52GK101206166SQ20071030190
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者唐圣业 申请人:唐圣业