专利名称：碳化深度检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水泥基材料与结构耐久性检测的碳化深度检测仪，特别涉及 一种可以通过图形放大与成像准确确定碳化前缘并测出碳化深度的检测仪器。
背景技术：
碳化深度是衡量服役混凝土强度和耐久性能的一项重要指标。目前工程检测和现 有规范中一般采用钻孔法，即用电钻在检测物上钻孔，然后用酚酞喷涂钻孔周围的混凝土， 区分出混凝土的碳化区和非碳化区，即找出碳化前缘或者碳化分界线，然后用直尺或者游 标卡尺进行测量。当碳化深度较小，用目光可以分清碳化前缘时，此种方法较为可行。但是 当混凝土碳化深度较大，如现场混凝土碳化较为严重，特别是在试验室研究混凝土的碳化 深度而不容许破坏混凝土构件时，用目光很难或者不能确定碳化区与非碳化区的分界时， 上述方法很难得到准确的碳化深度值，这使回弹确定混凝土强度和耐久性能指标很不准 确。目前，现有测量混凝土碳化深度的尺式、笔式碳化深度测量专利，其测量深度小于 10mm，不能满足碳化深度较大的混凝土构件测量；游标卡尺式和电钻加卡尺式碳化深度测 量专利，虽然精度和测量深度上有所提高，但是测量原理同尺式及笔式碳化深度测量仪，主 要还是依赖目光区分碳化区和非碳化区的分界，当碳化深度较大时，斜视的目光很难定位 此分界，而且此时孔内光线较差，使碳化前缘确定更加困难。利用目前仪器对碳化深度较大 的水泥基材料构件进行准确测量，只有对构件进行破坏，但是这在实际工程或者某些试验 室的构件试验中是不允许的。

发明内容
为了解决目前水泥基材料碳化深度测量中的上述不足，本发明提供一种碳化深度 检测仪，本发明可以通过图形放大与成像准确确定碳化区与非碳化区并测出碳化深度，适 用的碳化深度测量范围较大。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种碳化深度检测仪，包括测尺、 显微镜头、照明光源、摄像头、仪器外壳、测尺端部凸起物、精密齿轮、信号线缆与供电线缆、 图像采集与处理芯片、视频显示器、带有弹簧的滚轮、电源开关、电源工作指示灯、二极管与 摄像头供电模块、图像采集芯片与视频显示器供电模块；其中，测尺穿过仪器外壳，测尺端 部凸起物、照明光源、显微镜头和摄像头和固定在测尺前端，测尺与精密齿轮啮合，摄像头 通过信号线缆与供电线缆和图像采集与处理芯片相连，图像采集与处理芯片与视频显示器 相连。带有弹簧的滚轮固定在仪器外壳内，信号线缆与供电线缆绕过带有弹簧的滚轮，电 源开关和电源工作指示灯固定在仪器外壳外表面，二极管与摄像头供电模块与照明光源和 摄像头相连，图像采集芯片与视频显示器供电模块与图像采集与处理芯片和视频显示器相 连。本发明的有益效果是本发明的图像放大与成像模块可以清楚、真实地呈现酚酞喷涂后的混凝土颜色变化情况，通过显示的图像视频可以准确找出碳化分界线，避免斜视 目测带来的误差。位于光学镜头或者显微镜头两边的发光二极管可使所采图像更为清楚， 消除深孔光线不足、目测困难的影响。此仪器所适用的深度测量范围较大，既可应用于现场 又可应用于试验室碳化深度检测。显微镜头的竖向刻丝既用来确定碳化分界，又用来作为 测尺的零点，当竖向刻丝图像与碳化前缘重合时，读取测尺右边的数据即为碳化深度，读数 直接、方便。测量快捷、操作简单。


图1为本发明的前视图；图2是本发明的剖面图；图3是本发明测尺前端图像放大与采集部分示意图；图4是本发明的后视图；图中，测尺1、显微镜头2、照明光源3、摄像头4、仪器外壳5、测尺端部凸起物6、精 密齿轮7、信号线缆与供电线缆8、图像采集与处理芯片9、视频显示器10、带有弹簧的滚轮 11、电源开关12、电源工作指示灯13、二极管与摄像头供电模块14、图像采集芯片与视频显 示器供电模块15。
具体实施例方式碳化深度的测量主要由图像放大与成像模块和测量模块组成。图像放大与成像模 块主要包括图像放大、图像采集与传输、图像显示等几个部分。图像放大功能主要由具有 放大功能的光学镜头或者显微镜头实现；图像采集与传输主要通过照明光源、摄像头、信号 线缆、图像采集处理芯片来实现；图像的显示是将采集和处理后的视频信号输入视频显示 器即可实时显示拍摄到的图像信息。通过图像放大与成像模块可以将酚酞喷涂后的混凝土 等水泥基材料的碳化区与非碳化区的颜色变化图像清楚地显示到视频显示屏上。碳化深度 测量模块主要由可以滑动的、带有显微镜头、照明光源、摄像头、信号线缆和刻度的测尺，控 制测尺滑动的齿轮组成。显微镜头光学中心位置刻有竖向刻丝，移动测尺，观察视频显示 屏，当竖向刻丝图像和混凝土碳化前缘重合时读取测尺数据，此数据即为碳化深度值。下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加 明显。如图所示，本发明碳化深度检测仪包括测尺1、显微镜头2、照明光源3、摄像头4、 仪器外壳5、测尺端部凸起物6、精密齿轮7、信号线缆与供电线缆8、图像采集与处理芯片9、 视频显示器10、带有弹簧的滚轮11、电源开关12、电源工作指示灯13、二极管与摄像头供电 模块14、图像采集芯片与视频显示器供电模块15。其中，测尺1穿过仪器外壳5，测尺端部凸起物6、照明光源3、显微镜头2和摄像 头4和固定在测尺1前端，测尺1与精密齿轮7啮合，摄像头4通过信号线缆与供电线缆8 和图像采集与处理芯片9相连，图像采集与处理芯片9与视频显示器10相连。带有弹簧的 滚轮11固定在仪器外壳5内，信号线缆与供电线缆8绕过带有弹簧的滚轮11，电源开关12 和电源工作指示灯13固定在仪器外壳5外表面，二极管与摄像头供电模块14与照明光源 3和摄像头4相连，图像采集芯片与视频显示器供电模块15与图像采集与处理芯片9和视频显示器10相连。在图1中，带有刻度的测尺1前端设有放大功能的光学镜头或显微镜头2、照明电 源3、微型摄像头4(如图2所示)和用于防止测尺滑入仪器外壳5内并用来作为控制测尺 零点的测尺端部凸起物6。混凝土构件钻孔后用酚酞试剂喷涂孔壁，此时混凝土碳化区和 非碳化区的颜色会有较大的变化。用精密齿轮7控制测尺1向前运动，此时被光源照亮的 图像被显微镜头2放大，并传输到摄像头4的传感器上，此图像信号经由信号线缆与供电线 缆8传至图像采集处理芯片9，并最终由信号线缆或者连接插件将芯片采集处理后的信号 传送给视频显示器10进行输出显示。在图1中，显微镜头2的光学中心位置刻有带颜色的竖向刻丝，此刻丝与端部凸起 物6的内缘在同一条直线上，当凸起物的内缘紧贴仪器外壳5时，测尺1右边对应于数据零 点。滑动测尺1，当发现视频显示器10上的刻丝图像与混凝土图像颜色变化分界线重合时， 即可读取测尺1右端的读数，此数据即为混凝土的碳化深度值。利用视频显示器上的图像 来分辨碳化边缘，就可以消除人工目光斜视观测带来的误差，操作简单、方便。图3是测尺1前端图像放大与收集部分的示意图，位于显微镜头2两侧的照明光 源3通电发光，使得显微镜头2将图像放大后更为清晰地投映给位于其后侧的微型摄像头 4，这样就排除了钻孔深度对孔内光线强弱的影响。在仪器角部设置一带有弹簧的滚轮11， 以方便测尺上信号线缆和电线的收放。图像采集处理芯片9可以采用Philips 17系列的芯片。仪器可采用锂电池或者普通干电池供电，图4是仪器的供电模块示意图。二极管 与摄像头供电模块14主要为发光二极管及摄像头供电，图像采集芯片与视频显示器供电 模块15主要给采集芯片及视频显示器供电。电源由开关12控制，电源工作状态可以通过 电源工作指示灯13显示。
权利要求
一种碳化深度检测仪，其特征在于，包括测尺(1)、显微镜头(2)、照明光源(3)、摄像头(4)、仪器外壳(5)、测尺端部凸起物(6)、精密齿轮(7)、信号线缆与供电线缆(8)、图像采集与处理芯片(9)、视频显示器(10)、带有弹簧的滚轮(11)、电源开关(12)、电源工作指示灯(13)、二极管与摄像头供电模块(14)、图像采集芯片与视频显示器供电模块(15)。
2.根据权利要求1所述碳化深度检测仪，其特征在于，所述测尺(1)穿过仪器外壳 (5)。测尺端部凸起物(6)、照明光源(3)、显微镜头(2)和摄像头(4)和固定在测尺(1)前 端。测尺(1)与精密齿轮(7)啮合，摄像头(4)通过信号线缆与供电线缆(8)和图像采集 与处理芯片(9)相连，图像采集与处理芯片(9)与视频显示器(10)相连。带有弹簧的滚 轮(11)固定在仪器外壳(5)内，信号线缆与供电线缆⑶绕过带有弹簧的滚轮(11)，电源 开关(12)和电源工作指示灯(13)固定在仪器外壳(5)外表面，二极管与摄像头供电模块 (14)与照明光源(3)和摄像头⑷相连，图像采集芯片与视频显示器供电模块(15)与图像 采集与处理芯片(9)和视频显示器(10)相连。
3.根据权利要求1所述碳化深度检测仪，其特征在于，所述显微镜头(2)的光学中心位 置刻有带颜色的竖向刻丝。
全文摘要
本发明公开了一种碳化深度检测仪，包括测尺、显微镜头、照明光源、摄像头、仪器外壳、测尺端部凸起物、精密齿轮、信号线缆与供电线缆、图像采集与处理芯片、视频显示器、带有弹簧的滚轮、电源开关、电源工作指示灯、二极管与摄像头供电模块、图像采集芯片与视频显示器供电模块；本发明可以清楚、真实地呈现酚酞喷涂后的混凝土颜色变化情况，通过显示的图像视频可以准确找出碳化分界线，避免斜视目测带来的误差。测量快捷、操作简单。
文档编号G01D11/28GK101886917SQ20101019653
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者孙晓燕, 王海龙 申请人:浙江大学