專(zhuān)利名稱(chēng)：壁內(nèi)探測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探測(cè)儀，尤其涉及一種用于在墻壁表面上探測(cè)墻壁內(nèi)的壁骨(板墻筋、壁柱)安裝位置及大小的壁內(nèi)探測(cè)儀。墻壁表面材料限于木板、膠合板、層壓板、膠木板、有機(jī)玻璃板、石膏板等。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外的使用的壁內(nèi)探測(cè)儀產(chǎn)品功能單一，如測(cè)墻壁內(nèi)壁骨，只能檢測(cè)到壁骨存在位置但不能確定壁骨的性質(zhì)是金屬還是非金屬。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可準(zhǔn)確定位墻壁里的壁骨位置及判別壁骨是金屬還是非金屬的便攜式壁內(nèi)探測(cè)儀。
電容傳感器的工作原理如圖1所示電容傳感器包括兩塊極板5、6，所述兩塊極板5、6是平放的，互不垂直。兩平板之間的電介質(zhì)材料是由墻壁表面材料及壁骨材料所組成。當(dāng)電容傳感器極板加上電壓后，在兩極之間形成的電勢(shì)場(chǎng)如圖1中虛線(xiàn)所示。當(dāng)該電容傳感器在墻壁表面移動(dòng)時(shí)，由于墻壁內(nèi)部的構(gòu)造不同兩平板之間電介質(zhì)材料構(gòu)成發(fā)生變化，因而使兩平板之間的電容量發(fā)生變化。從圖1可看出電容傳感器在墻壁表面A、C位置時(shí)電容量是相同，在B的位置時(shí)電容量最大。如何檢測(cè)出平板電容器電容量變化的大小，最基本的方法是用振蕩器方法。電容傳感器使用RC振蕩法測(cè)量電容值的。電阻、電容振蕩器通用頻率計(jì)算公式fo=12π·RCx··················(1)]]>從公式(1)中可看出，電容Cx有任何變化都引起振蕩頻率fo變化。所以采用電阻、電容、雙單穩(wěn)多諧振蕩器探測(cè)即可墻壁內(nèi)的壁骨(或板墻筋)。
金屬感應(yīng)傳感器的工作原理如圖2所示工作時(shí)金屬感應(yīng)傳感器10周?chē)臻g有一個(gè)高頻磁場(chǎng)。金屬感應(yīng)傳感器10沿墻壁表面2移動(dòng)遇到墻壁內(nèi)的壁骨4是金屬件時(shí)，金屬感應(yīng)傳感器10周?chē)哳l磁場(chǎng)分布、強(qiáng)度產(chǎn)生變化。把磁場(chǎng)變化信號(hào)進(jìn)行放大處理后便可確定壁骨是金屬材料。金屬感應(yīng)傳感器探頭在A1、C1位置時(shí)探頭的高頻磁場(chǎng)空間分布形狀、強(qiáng)度是相同的。在B1處時(shí)金屬感應(yīng)傳感器探頭的高頻磁場(chǎng)空間分布形狀、強(qiáng)度都發(fā)生變化。如何檢測(cè)金屬壁骨信號(hào)，最基本的方法是用電感、電容振蕩器方法。電感、電容振蕩器通用計(jì)算頻率公式fo=12πLxC······················(2)]]>從公式(2)中可看出，電感Lx有任何變化都引起振蕩頻率f。變化，在探測(cè)儀工作時(shí)金屬感應(yīng)傳感器10周?chē)嬖谟行?、有一定空間分布的高頻磁場(chǎng)，當(dāng)高頻磁場(chǎng)遇到金屬壁骨時(shí)由于在金屬壁骨表面產(chǎn)生渦流電流，渦流電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與高頻磁場(chǎng)反方向。結(jié)果使LC振蕩器振蕩幅度、頻率都產(chǎn)生變化。不同的金屬壁骨材料對(duì)LC振蕩幅度頻率都有不同的影響。
結(jié)合上述電容傳感器及金屬感應(yīng)傳感器的工作原理，本實(shí)用新型的壁內(nèi)探測(cè)儀的總原理為電容傳感器探測(cè)到壁骨信號(hào)和金屬感應(yīng)傳感器探測(cè)到的金屬壁骨信號(hào)都送到微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如果電容傳感器探測(cè)到的壁骨信號(hào)和金屬感應(yīng)傳感器探測(cè)到的金屬壁骨信號(hào)同時(shí)存在，微處理器指令金屬LED燈亮，表示當(dāng)前探測(cè)儀測(cè)得的壁骨為金屬壁骨。如果微處理器只收到電容傳感器探測(cè)到的壁骨信號(hào)，而金屬感應(yīng)傳感器信號(hào)沒(méi)有變化，微處理器指令木材LED燈亮，表示當(dāng)前探測(cè)儀測(cè)得的壁骨為非金屬壁骨如木材壁骨。因?yàn)橹挥薪饘俦诠遣拍苁闺娙輦鞲衅骱徒饘俑袘?yīng)傳感器同時(shí)產(chǎn)生傳感信號(hào)。而非金屬壁骨如木頭壁骨它不是金屬，所以對(duì)金屬感應(yīng)傳感器沒(méi)有影響，故無(wú)傳感信號(hào)產(chǎn)生，只有電容傳感器產(chǎn)生傳感信號(hào)，送往微處理器。
本實(shí)用新型在探測(cè)壁內(nèi)壁骨時(shí)使用輕便，一只手就可以操作。探測(cè)儀靈敏度高，性能穩(wěn)定重復(fù)性好，耗電省。可明確指示壁骨的位置及特性。


圖1是壁內(nèi)探測(cè)儀的電容傳感器的工作原理圖。
圖2是壁內(nèi)探測(cè)儀的金屬感應(yīng)傳感器的工作原理圖。
圖3是壁內(nèi)探測(cè)儀的電路原理框圖。
圖4是電容傳感器對(duì)應(yīng)雙單穩(wěn)多諧振蕩器RC輸入端及輸出端時(shí)間波形圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示本實(shí)用新型的壁內(nèi)探測(cè)儀包括依次連接的電容傳感器、雙單多諧振蕩器7、或非門(mén)8、直流積分放大器9、微處理器12、LED顯示器14，所述的微處理器12還分別連接三端穩(wěn)壓器13的輸出端、蜂鳴器15的端入端、金屬壁骨探測(cè)電路11的輸出端、雙單多諧振蕩器7的輸入端，所述的金屬壁骨探測(cè)電路11的輸入端連接一金屬感應(yīng)傳感器10的輸出端。上述電容傳感器、金屬感應(yīng)傳感器放在墻壁表面2同時(shí)對(duì)墻壁1內(nèi)的壁骨3、4進(jìn)行探測(cè)并經(jīng)微處理器12進(jìn)行信號(hào)處理后進(jìn)行LED指示。
當(dāng)壁內(nèi)探測(cè)儀在墻壁表面2上移動(dòng)並靠近壁骨3或壁骨4時(shí)，電容傳感器的電容量產(chǎn)生變化，進(jìn)而使雙單穩(wěn)多振蕩器7的輸入端RC(2)、RC(14)上升時(shí)間產(chǎn)生變化，這個(gè)時(shí)間變化引起雙單穩(wěn)多振蕩器7的輸出端Q(7)和Q(10)翻轉(zhuǎn)時(shí)間產(chǎn)生差值。該差值的大小與壁骨大小及離墻壁表面的距離成比例。壁骨大或者壁骨距離墻壁表面淺差值就大。反之，壁骨小或者壁骨距離墻壁表面深差值就小。
電容傳感器對(duì)應(yīng)雙單穩(wěn)多諧振蕩器7的輸入端及輸出端時(shí)間波形圖如圖4所示雙單穩(wěn)多諧振蕩器7的輸入端U1(4)、U1(12)接收來(lái)自微處理器12的輸出腳10輸出的觸發(fā)信號(hào)，該觸發(fā)信號(hào)頻率是恒定的。雙單穩(wěn)多諧振蕩器7的輸入端U1(4)、U1(12)同時(shí)觸發(fā)后，雙單穩(wěn)多諧振蕩器7的輸入端RC(2)、RC(14)由高電平同時(shí)下降到零電平。與此相對(duì)的雙單穩(wěn)多諧振蕩器7的輸出端Q(7)由高電平下降到零電平，輸出端Q(10)由零電平上升為高電平。這時(shí)或非門(mén)8的三端輸出電平為零電平(參見(jiàn)圖4，A2段)。
雙單多諧振蕩器7的輸入端RC(2)與電阻R1、電位器W1、電容傳感器的極板6構(gòu)成RC延遲時(shí)間網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)電容傳感器位于壁骨3或壁骨4上面，電容傳感器電容量變大，RC延遲時(shí)間長(zhǎng)，與此相對(duì)應(yīng)的Q端翻轉(zhuǎn)時(shí)間也延遲(參見(jiàn)圖4，U1(2)曲線(xiàn)U1(7)Q曲線(xiàn))。雙單多諧振蕩器7的輸入端RC(14)與電阻R2、電位器W1、電容C2構(gòu)成另一個(gè)RC延遲時(shí)間網(wǎng)絡(luò)，它的延遲時(shí)間是常數(shù)，與此相對(duì)應(yīng)的輸入端Q(10)延遲翻轉(zhuǎn)時(shí)間是固定的(參見(jiàn)圖4，B2，C2段，U1(14)、U1(10)Q曲線(xiàn))。
由Q與Q端延遲翻轉(zhuǎn)時(shí)間不一樣，在或非門(mén)8的輸出端U2(3)輸一個(gè)正向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬窄與電容傳感器所在墻壁表面位置有關(guān)(參見(jiàn)圖4，U2(3)曲線(xiàn))。
或非門(mén)8的輸出端U2(3)的輸出信號(hào)送到直流積分放大器9進(jìn)行積分放大后送給微處理器12的輸入端U3(2)。
金屬感應(yīng)傳感器主要采用LC振蕩器實(shí)現(xiàn)的。金屬感應(yīng)傳感器探頭10由一塊鐵氧體和2個(gè)線(xiàn)圈構(gòu)成。金屬壁骨探測(cè)電路11由LC高頻振蕩器電路組成。當(dāng)金屬感應(yīng)器10距離金屬壁骨近時(shí)，LC高頻振蕩器的振蕩信號(hào)幅度變小。當(dāng)金屬感應(yīng)器10與金屬壁骨近到一定的距離時(shí)，LC高頻振蕩器停止振蕩。對(duì)LC高頻振蕩信號(hào)進(jìn)行檢波放大送到微處理器12的輸入端U3(18)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)處理。
所述的微處理器12有8路A/D轉(zhuǎn)換，它是壁內(nèi)探測(cè)器的核心部件。電容傳感器探測(cè)到的壁骨信號(hào)，金屬感應(yīng)器探測(cè)到的壁骨信號(hào)，電池電壓下降的幅度信號(hào)都送到微處理器12進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。當(dāng)微處理器12同時(shí)收到金屬感應(yīng)器探測(cè)到的壁骨信號(hào)和電容傳感器探測(cè)到的壁骨信號(hào)時(shí)，微處理器12指令LED顯示器中的金屬LED燈亮，蜂鳴器15響，表示壁骨探測(cè)器目前探測(cè)到的壁骨是金屬壁骨。非金屬壁骨(木材)只對(duì)電容傳感器有作用。對(duì)金屬感應(yīng)傳感器不起作用。當(dāng)微處理器12只收到電容傳感器信號(hào)而無(wú)金屬壁骨探測(cè)信號(hào)時(shí)，微處理器12指令木材指示燈LED亮，蜂鳴器15響。當(dāng)電池電壓下降到一定程度時(shí)，該微處理器12指令電源指示燈閃爍，指出電力不足更換電池。
權(quán)利要求1.一種壁內(nèi)探測(cè)儀，包括用于探測(cè)壁骨位置的電容感應(yīng)裝置，其特征在于，還包括一用于探測(cè)金屬壁骨的金屬感應(yīng)裝置，以及依次連接于電容感應(yīng)裝置、金屬感應(yīng)裝置的輸出端的微處理器，LED顯示器，所述的電容感應(yīng)裝置將探測(cè)到的壁骨信號(hào)和金屬感應(yīng)裝置探測(cè)到的金屬壁骨信號(hào)都送到微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并在LED顯示器上作相應(yīng)的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的電容感應(yīng)裝置包括依次連接的電容傳感器、雙單多諧振蕩器(7)、或非門(mén)(8)、直流積分放大器(9)，所述的電容傳感器包括兩極板(5、6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的金屬感應(yīng)裝置包括依次相連的金屬感應(yīng)傳感器(10)、金屬壁骨探測(cè)電路(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的微處理器(12)的輸出端還連接一蜂鳴器(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的微處理器(12)的輸入端還連接一三端穩(wěn)壓器(13)的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的金屬感應(yīng)傳感器(10)由一塊鐵氧體和2個(gè)線(xiàn)圈構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的金屬壁骨探測(cè)電路(11)包括LC高頻振蕩器電路，其輸出的LC高頻振蕩信號(hào)送到微處理器(12)的輸入端進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的微處理器(12)有8路A/D轉(zhuǎn)換。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壁內(nèi)探測(cè)儀，其特征在于，所述的雙單多諧振蕩器(7)的輸入端與電阻(R1)、電位器(W1)、電容傳感器的極板(6)構(gòu)成RC延遲時(shí)間網(wǎng)絡(luò)。
專(zhuān)利摘要一種壁內(nèi)探測(cè)儀，包括用于探測(cè)壁骨位置的電容感應(yīng)裝置，一用于探測(cè)金屬壁骨的金屬感應(yīng)裝置，以及依次連接于電容感應(yīng)裝置、金屬感應(yīng)裝置的輸出端的微處理器，LED顯示器，所述的電容感應(yīng)裝置將探測(cè)到壁骨信號(hào)和金屬感應(yīng)裝置探測(cè)到的金屬壁骨信號(hào)都送到微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并在LED顯示器上作相應(yīng)的指示。本實(shí)用新型在探測(cè)壁內(nèi)壁骨時(shí)使用輕便，一只手就可以操作。探測(cè)儀靈敏度高，性能穩(wěn)定重復(fù)性好，耗電省?？擅鞔_指示壁骨的位置及特性。
文檔編號(hào)G01N27/22GK2641648SQ03232130
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者蔣海山, 曹恒坤, 楊維久, 潘宏翔, 王希文, 雷剛 申請(qǐng)人:上海未路驅(qū)工具有限公司