专利名称：非接触式数字回弹仪传感器装置的制作方法
技术领域：
非接触式数字回弹仪传感器装置
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触式数字回弹仪传感器装置，尤其指数字回弹仪中非接 触式传感器装置，属混凝土抗压强度的无损检测检测仪器。
背景技术：
回弹法是混凝土抗压强度检测方法之一，而且是混凝土抗压强度无损最常用的检 测方法。回弹法使用的仪器是回弹仪。回弹仪分两种，一种普通回弹仪，另一种是数字回弹 仪。普通回弹仪，虽然成本低，但是由于需要经过一人操作及观测、一人手工记录回弹值、并 套入公式由人工计算将回弹值换算成强度值，工作量大，智能化程度低，测量速度慢、精度 低、准确型不高等缺点，越来越被数字回弹仪代替。数字回弹仪分为两种，一种是接触式数 字回弹仪，另一种是非接触式数字回弹仪。接触式数字回弹仪，如专利号为“88210311. 3” 名称为“混凝土抗压强度评定仪”，它在回弹仪上安装有滑动电位器，该滑动电位器的滑动 弹簧片与回弹仪的指针联为一体，电位器电阻丝线圈轴向回弹仪指针轴安装，滑动电位器 的模拟信号引出接入模数转换芯片后进入到中央处理器，中央处理器读取不同的电阻值的 电压，换算为相应回弹仪示值。该种方法在智能性上取得一定进步，有效的减少了工作量， 但是回弹仪使用频率高，滑动弹簧片使用时间一长就会松动，增加了原回弹仪滑块的阻力， 引起较大的系统误差，造成输给模数转换芯片的信号不准确，采集出数据失真；滑动弹簧片 使用寿命大大小于回弹仪机械使用寿命。因而，目前市场上流通的大部分是非接触式数字 回弹仪。非接触式数字回弹仪实现方法有以下三种第一种，即时速度法。滑块运动时遮盖光电器件，测量滑块的即时速度，由速度推 算滑块所在位置，最后换算出回弹仪示值，如专利申请号为“01220127. 8”实用新型名称为 “带电子示值器的回弹仪”和专利申请号为“02212372. 5”实用新型名称为“回弹仪数据采 集装置”，使用该方法，虽然解决了接触式回弹仪的频繁使用后带来的问题，但是，回弹仪在 低速状态的滑块位置与即时速度无对应关系，呈随机状态，而且，无重复性，故造成30%数 值范围内的示值盲区，同时，该方法要求滑块和导杆之间摩擦力全程必须理想恒定的，而实 际制造过程中是很难控制做得到，因而，存在一定的误差，即便校正但由于离散性也必须每 次都要进行，其实用性差。第二种，C⑶测量法。如专利申请号为“02268353. 4”实用新型名称为“回弹仪数 据采集装置”，该方法线性CCD位移传感器在刻度板上，刻度板上刻度线输入到CCD位移传 感器中，CCD位移传感器输出的是楔形凹槽波形，中央处理器只要统计楔形凹槽波形就可以 计算出位移量，根据位移量换算成回弹仪示值和混凝土抗压强度值。该种方法虽然解决即 时速度法的问题，但是由于CCD位移传感器在使用过程中，消耗电流大，数字式回弹仪是一 种手持设备，其配的电池容量有限，因而，不适合手持设备；回弹仪根据中华人民共和国行 业标准——《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》规定，回弹仪测量次数达2000次就需 要维护一次，在维护过程中，经常容易损坏CCD位移传感器，使得日常维护、拆装、维修、校 正带来很不方便；CCD位移传感器的价格高，而且，其驱动成本也高，导致成本增加。因而，目前市场上还没将CCD位移传感器应用到数字回弹仪上，只是理论上的研究。第三种，光栅固定光耦移动法。如申请号为“03208209. 6”实用新型名称为“数字 回弹仪”，光耦固定安装在游标上，游标安装在游标导杆上，光栅固定在传感器壳体内腔，光 耦U字型凹槽中间有光栅，回弹仪在工作时，游标在移动，由于光耦固定按照在游标上，相 当于，光耦也在移动，因为光耦U字型凹槽中有光栅，因而，光耦经过光栅的栅极和栅缝过 程中表现出来高低不同电平，单片机只要统计高低电平个数就可以知道经过栅极和栅缝的 个数，折算出回弹仪示值。为了达到采样精度，光栅栅距减小，光栅厚度减薄。由于光栅栅 距减小，容易被灰尘污染而导致测量不准，由于光栅厚度减薄，导致光栅不能完全水平，会 有一点翘，导致增大测量误差。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与 改进，提供一种非接触式数字回弹仪传感器装置，使其测量精度高，成本低，安装、维护、校 正方便。为此，本实用新型采取以下技术方案非接触式数字回弹仪传感器装置，包括光耦1、光耦2、光耦3、游标4、游标导杆5、 光耦固定板6、光栅7、刻度板13组成，其特征在于所述的光栅7由栅线11、栅缝10、指针 8、与游标4相固定的螺丝孔9组成，栅线的宽度与栅缝的宽度相同，栅线宽度为一个回弹值 的位移量，栅线有21条，栅缝有20条，栅线的两边是栅缝，栅缝的两边是栅线，光栅以栅线 为开始和结束，光栅指针处于位置为光栅开始起第12条栅缝开始端到光栅结束为止；所述 的光耦1、光耦2、光耦3水平在一条直线上安装并固定在光耦固定板6上，光耦1与光耦2 之间间距为光栅7中栅线11宽度整数倍再加栅线11宽度的一半之和，光耦2与光耦3之 间间距为光栅7中栅线11宽度整数倍再加栅线11宽度的一半之和；所述的光耦1中心位 置处于回弹值20的位置；所述的光栅5上指针光耦3中心位置处于回弹值60的位置；所述 的光耦2中心位置处于光耦1与光耦3之间，而且光耦1与光耦2之间间距小于光栅上指 针到光栅结束前一个回弹值位置；所述的游标上有两个螺丝孔，与光栅上螺丝孔9可以将 游标与光栅安装固定在一起；所述的光栅在光耦U字型槽中水平移动。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特 征所述一个回弹值的位移量是指0. 75mm。有益效果在按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规范JGJ/T232001》将回弹值从最小值 20到最大值60内，光栅的栅缝与栅线共有41条，因而，光栅移动过程中，最少经过两个相邻 的光耦，而且，两个相邻光耦之间间距为栅线宽度整数倍再加栅线宽度的一半之和，当第一 个光耦刚从栅缝向栅线过度位置时，另一个光耦则处于光耦的栅线或栅缝的一半位置，光 栅移动一半栅线或栅缝宽度，则第一个光耦还是处于栅线宽度一半位置，而第二个光耦则 从处于栅线或栅缝位置变成处于下一个栅缝或栅线位置，光栅的栅线和栅缝经过光耦输出 的电平不同，在光栅移动一个栅线宽度，相邻的两个光耦分别经历过一次高低电平跳变，有 两次跳变，从而，多个光耦组合起来可以分辨出光栅移动栅线或栅缝宽度的一半，这样，可 以增大光栅的厚度，弥补光栅太薄容易变形，减小光栅维护，同时，提高了测量精度。由于将测量精度控制在标准中最小值和最大值之间，减小了光栅的长度，节约了空间，也适当减小 了光栅过长会变形，导致测量不准确。

图1是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型回弹仪在零位时光栅与刻度板示意图；图3是本实用新型回弹仪在零位到回弹值为20时光栅与刻度板示意图；图4是本实用新型回弹仪在回弹值为20时光栅与刻度板示意图；图5是本实用新型回弹仪在回弹值20到60之内光栅与刻度板示意图；图6是本实用新型光栅即将离开第1个光耦和刚进入第3个光耦时光栅与刻度板 示意图；图7是本实用新型光栅经过第2个光耦和第3个光耦时光栅与刻度板示意图；图8是本实用新型回弹仪在回弹值60时光栅与刻度板示意图；图9是本实用新型光栅经过第2个光耦和第3个光耦时光栅与刻度板示意图；图10是本实用新型光栅即将离开第3个光耦时光栅与刻度板示意图。图11是本实用新型光栅离开第3个光耦时光栅与刻度板示意图。
具体实施方式以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。如图1所示，非接触式数字回弹仪传感器装置，包括光耦1、光耦2、光耦3、游标4、 游标导杆5、光耦固定板6、光栅7、刻度板13组成，其特征在于光栅7由栅线11、栅缝10、 指针8、与游标4相固定的螺丝孔9组成，栅线的宽度与栅缝的宽度相同，栅线宽度为一个回 弹值的位移量，栅线有21条，栅缝有20条，栅线的两边是栅缝，栅缝的两边是栅线，光栅以 栅线为开始和结束，光栅指针处于位置为光栅开始起第12条栅缝开始端到光栅结束为止； 光耦1、光耦2、光耦3水平在一条直线上安装并固定在壳体上，光耦1与光耦2之间间距为 光栅7中栅线11宽度整数倍再加栅线11宽度的一半之和，光耦2与光耦3之间间距为光 栅7中栅线11宽度整数倍再加栅线11宽度的一半之和；光耦1中心位置处于回弹值20的 位置；光栅5上指针光耦3中心位置处于回弹值60的位置；光耦2中心位置处于光耦1与 光耦3之间，而且光耦1与光耦2之间间距小于光栅上指针到光栅结束前一个回弹值位置； 游标上有两个螺丝孔，与光栅上螺丝孔9可以将游标与光栅安装固定在一起；光栅在光耦U 字型槽中水平移动。如图2所示，回弹仪处于零位时，光栅只经过第1个光耦。第1个、第2个、第3个 光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。如图3所示，回弹仪从零位开始，移动到回弹值为20之间，光栅只经过第1个光 耦。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。如图4所示，回弹仪在回弹值20位置时，光栅刚进入第2个光耦阶段，光栅经过第 1个和第2个光耦。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。如图5所示，回弹仪从回弹值20开始，移动光栅进入第3个光耦之前阶段，光栅经过第1个和第2个光耦。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60
三个位置。如图6所示，回弹仪从光栅同时经过3个光耦时，光栅与刻度板位置关系。第1个、 第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。如图7所示，回弹仪光栅从第1个光耦离开，只经过第2个光耦和第3个光耦，光 栅与刻度板位置关系。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三 个位置。如图8所示，回弹仪光栅刚在第2个光耦离开时刻，只经过第3个光耦，光栅与刻 度板位置关系。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。如图9所示，回弹仪光栅只经过第3个光耦到本系统能测量最大范围之前，光栅与 刻度板位置关系。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。如图10所示，回弹仪光栅只经过第3个光耦且本系统能测量最大范围时，也就是 回弹值在83时，光栅与刻度板位置关系。第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹 值20、37. 5、60三个位置。如图11所示，回弹仪光栅不经过三个光耦任何一个光耦，超出了本系统能测量最 大范围时，也就是回弹值在83以后时，光栅与刻度板位置关系。第1个、第2个、第3个光 耦分别依次安装在回弹值20、37. 5,60三个位置。工作过程光栅的栅缝与栅线共有41条，第1个、第2个、第3个光耦分别依次安装在回弹 值20、37. 5,60三个位置。回弹仪在零位时，光栅向有移动，则第1个光耦从栅线到栅缝进 行跳变，也就是光耦输出从高电平到低电平跳变，第2个和第3个光耦输出均保持是低电 平，回弹仪从零位移动到回弹值为20之前时，只有第1个光耦输出电平从高电平——> 低 电平——> 高电平—— > 低电平——> 高电平——> 低电平——> 高电平——> 低电平—— >高电平——> 低电平——> 高电平——> 低电平——> 高电平——> 低电平——> 高电 平——> 低电平，最后1个低电平保持是前1个高电平一半时刻开始，也就是回弹值在19. 5 开始，第2个光耦输出电平开始从低电平到高电平，光栅再移动半个回弹值位移时，也就是 回弹值在20开始，第1个光耦输出从低电平到高电平切换，第2个光耦还是保持高电平，光 栅再移动半个回弹值位移时，也就是回弹值在20. 5开始，第1个光耦输出保持高电平，第2 个光耦输出电平从高电平到低电平切换，依次类推，可以得知，回弹值在20到60之间，每光 栅移动0. 5个回弹值，三个光耦中最少有一个光耦电平在跳变，因而，可以得知，回弹值分 别率是0.5。以上图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示的非接触式数字回弹仪传感器装置是本
实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需 要，在本实用新型的启示下，对其进行结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之 列。
权利要求非接触式数字回弹仪传感器装置，包括光耦(1)、光耦(2)、光耦(3)、游标(4)、游标导杆(5)、光耦固定板(6)、光栅(7)、刻度板(13)组成，其特征在于所述的光栅(7)由栅线(11)、栅缝(10)、指针(8)、与游标(4)相固定的螺丝孔(9)组成，栅线的宽度与栅缝的宽度相同，栅线宽度为一个回弹值的位移量，栅线有21条，栅缝有20条，栅线的两边是栅缝，栅缝的两边是栅线，光栅以栅线为开始和结束，光栅指针处于位置为光栅开始起第12条栅缝开始端到光栅结束为止；所述的光耦(1)、光耦(2)、光耦(3)水平在一条直线上安装并固定在光耦固定板(6)上，光耦(1)与光耦(2)之间间距为光栅(7)中栅线(11)宽度整数倍再加栅线(11)宽度的一半之和，光耦(2)与光耦(3)之间间距为光栅(7)中栅线(11)宽度整数倍再加栅线(11)宽度的一半之和；所述的光耦(1)中心位置处于回弹值20的位置；所述的光栅(5)上指针光耦(3)中心位置处于回弹值60的位置；所述的光耦(2)中心位置处于光耦(1)与光耦(3)之间，而且光耦(1)与光耦(2)之间间距小于光栅上指针到光栅结束前一个回弹值位置；所述的游标上有两个螺丝孔，与光栅上螺丝孔(9)可以将游标与光栅安装固定在一起；所述的光栅在光耦U字型槽中水平移动。
2.根据权利要求1所述非接触式数字回弹仪传感器装置，其特征在于所述一个回弹 值的位移量是指0. 75mm。
专利摘要本实用新型涉及一种非接触式数字回弹仪传感器装置，属混凝土抗压强度的无损检测检测仪器。它由三个光耦、游标、游标导杆、光耦固定板、光栅、刻度板组成，在要求高精度范围内，光栅在移动时最少有两个光耦能检测到，每移动0.5个回弹值，最少有一个光耦输出电平有跳变，通过统计光耦输出电平计算出回弹值。非接触式数字回弹仪传感器装置，它具有采样精度高，智能化程度高，成本低，维护、校正、维修方便等优点。
文档编号G01N3/40GK201740709SQ20102010257
公开日2011年2月9日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者付贵霖 申请人:付贵霖