專利名稱：水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀及用其檢測的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對水泥桿中的鋼筋直徑、數(shù)量、位置、腐蝕量進行無損檢測的技術(shù)。
背景技術(shù)：
水泥桿塔是輸電線路重要的承重構(gòu)件，主要用于低壓線路，其功能為支撐導(dǎo)線進行長距離輸送電能。由于是電力傳輸中的一個環(huán)節(jié)，水泥桿一旦斷裂，輕則造成大面積的斷電，導(dǎo)致經(jīng)濟損失，重則造成重大人身傷亡。在2008年影響全國的雪災(zāi)中，就暴露了一些低壓水泥桿塔嚴(yán)重的質(zhì)量問題，這些問題包括鋼筋直徑不夠，數(shù)量不夠，位置不合格，以及腐蝕嚴(yán)重。鋼筋是水泥桿塔的骨架，有嚴(yán)格的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范水泥桿塔的制造、使用和更換，但是由于不法商販偷工減料，大量不合格的水泥桿塔分布在電力線路的各各角落， 如2009年夏季，武漢市連續(xù)折斷了 10余根水泥桿塔，導(dǎo)致大面積的停電，事后發(fā)現(xiàn)，折斷的水泥桿塔中的鋼筋直徑還沒有筷子粗。一些山區(qū)折斷的水泥桿還出現(xiàn)過沒有一根鋼筋的情況。近期北京清河小營電線桿倒伏事件，再次為水泥桿安全問題敲響警鐘。電力安全關(guān)系到人們的生產(chǎn)和生活，甚至關(guān)系到國家安全，因此設(shè)計一種能夠檢測水泥桿塔中的鋼筋直徑、數(shù)量、位置、腐蝕的儀器及方法是非常有意義的。目前，國內(nèi)外還沒有針對水泥桿塔中的鋼筋直徑、位置、數(shù)量和腐蝕進行檢測的發(fā)明和儀器。相似的典型專利包括針對房屋內(nèi)鋼筋檢測的專利《地震災(zāi)后房屋裂紋斷口內(nèi)鋼筋檢測儀》(2008200642M.X)，包含數(shù)碼相機、針孔攝像頭、光纖，其中，數(shù)碼相機不具備普通的鏡頭；光纖的一端連接在數(shù)碼相機的頂部，另一端與針孔攝像頭連接。使用時將針孔攝像頭插入房屋的裂紋斷口內(nèi)，光纖將針孔攝像頭獲取的圖像傳入數(shù)碼相機，進行放大、縮小和拍攝，能夠及時拍攝圖像，方便地獲取現(xiàn)場圖像資料，特別適用于對地震災(zāi)后房屋裂紋斷口內(nèi)的鋼筋檢測。針對混凝土構(gòu)件中的鋼筋檢測的專利《具有高分辨力探頭的鋼筋檢測儀》 (85105082)，采用諧振電橋作為傳感器，諧振電橋的上電感用對合的兩個罐形磁芯，實現(xiàn)磁回路全封閉，減少了外磁場干擾。電橋的下電感有數(shù)個帶磁芯的線圈，提高了傳感器的分辨能力。還采用微電腦技術(shù)和數(shù)字電路技術(shù)、液晶顯示技術(shù)，操作簡便。但是，上述發(fā)明和裝置都不能直接用于水泥桿的鋼筋檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種制造簡單、操作方便，可用于檢測在用水泥桿中的鋼筋的直徑、數(shù)量、位置、腐蝕量的水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀及用其檢測的方法。本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀，上半支架由兩個半圓圈構(gòu)成， 通過兩個銷軸形成一個整圈，其外有齒，下半支架由兩個半圓圈構(gòu)成，由兩個鎖扣連接為一體，四個連接塊將上支架和下支架連接在一起，構(gòu)成一個整體的固定支架。檢測支座裝在上支架上，檢測支座中的小齒輪與上支架的外齒圈嚙合，檢測支座中的數(shù)個軸承卡在上支架的環(huán)形凹槽內(nèi)，勵磁器通過連接板固定在上支架上，旋轉(zhuǎn)編碼器裝在勵磁器上，測磁元件安裝在勵磁器的銜鐵上，檢測支座上裝有手柄，測磁元件的信號線和旋轉(zhuǎn)編碼器的信號線接信號預(yù)處理器，信號預(yù)處理器的輸出信號線與ARM處理器連接， ARM處理器上有IXD顯示器，ARM處理器連電池盒。用水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀檢測的方法，具體步驟如下1)固定支架套裝在待測水泥桿上，并通過銷軸、鎖扣套緊，將電池盒的卡子卡在皮帶上，皮帶固定在檢測人員的身上，檢測儀由電池供電，2)待測水泥桿外圓面正對勵磁器和測磁元件，通過手柄轉(zhuǎn)動檢測支座，齒輪和固定支架上的齒圈做嚙合運動，帶動勵磁器、測磁元件和旋轉(zhuǎn)編碼器繞水泥桿轉(zhuǎn)動，使勵磁器的磁化方向和水泥桿的軸線平行，3)勵磁器磁化待測水泥桿中的鋼筋，磁鋼、銜鐵、空氣與鋼筋構(gòu)成磁回路，固定在銜鐵中的測磁元件測量銜鐵中通過的回磁通，并將回磁通信號轉(zhuǎn)換為電信號，4)含有回磁通信息的電信號進信號預(yù)處理器，進行放大、濾波處理，送入ARM處理器；5) ARM處理器對獲得的信號模數(shù)轉(zhuǎn)換、分析，獲得鋼筋的直徑、位置、數(shù)量和腐蝕狀況數(shù)據(jù)，存儲，并由IXD顯示器顯示。本發(fā)明通過勵磁器磁化待測水泥桿中的鋼筋陣列，磁鋼、銜鐵、空氣與鋼筋構(gòu)成磁回路，測磁元件測量銜鐵中通過的回磁通，并將回磁通信號轉(zhuǎn)換為電信號；經(jīng)信號預(yù)處理器放大、濾波，再經(jīng)ARM處理器模/數(shù)轉(zhuǎn)換，分析后，獲得需要檢測的參數(shù)。然后再一將分析結(jié)構(gòu)顯示在IXD上，二實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，三實現(xiàn)與上位機的通訊。本發(fā)明的檢測儀制造簡單、操作方便，能對水泥桿中的鋼筋進行檢測，可準(zhǔn)確判斷鋼筋直徑、位置、數(shù)量和腐蝕的程度，檢測方法科學(xué)合理。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是固定支架結(jié)構(gòu)圖，圖3是檢測支座結(jié)構(gòu)圖，圖4是勵磁器結(jié)構(gòu)圖，圖5是銜鐵和測磁元件結(jié)構(gòu)圖，圖6是電源結(jié)構(gòu)圖，圖7是ARM處理器結(jié)構(gòu)圖
具體實施例方式本發(fā)明的檢測儀由可套在待測水泥桿2上的固定支架1、勵磁器4、旋轉(zhuǎn)編碼器5、 電池盒及與勵磁器4安裝在一起的測磁元件、信號預(yù)處理器、ARM處理器等組成。下面參照附圖詳述本發(fā)明。參照圖1，檢測儀的固定支架1套裝在水泥桿2上；勵磁器4通過連接板9固定在檢測支座12上。旋轉(zhuǎn)編碼器5裝在勵磁器上，測磁元件安裝在勵磁器的的銜鐵上。檢測支座上裝有手柄11。測磁元件的信號線7和旋轉(zhuǎn)編碼器的信號線6接信號預(yù)處理器8，信號預(yù)處理器的輸出信號線10接ARM處理器。電池盒13通過后面的卡子卡在皮帶14上，電池盒通過電源線15連ARM處理器16。本發(fā)明的信號預(yù)處理器用現(xiàn)有的處理模塊，如NI公司的信號調(diào)理模塊，ARM處理器使用現(xiàn)有的處理器，如華恒公司的HHARM93^MXL-htegrati0n-R2。電池、旋轉(zhuǎn)編碼器采用常用的成品。測磁元件采用常用的成品，如霍爾元件，感應(yīng)線圈等。與勵磁器4安裝在一起的測磁元件的信號線7和旋轉(zhuǎn)編碼器5的信號線6接信號預(yù)處理器8，信號預(yù)處理器的輸出信號線10接ARM處理器16，ARM處理器接電池盒13。參照圖2，上半支架17由兩個半圓圈構(gòu)成，通過兩個銷軸18形成一個整圈。其外有齒19。下半支架20由兩個半圓圈構(gòu)成，由兩個鎖扣22連接為一體，四個連接塊23將上支架和下支架連接在一起，構(gòu)成一個整體的固定支架1。參照圖1、2，檢測支座12裝在上支架17上，與旋轉(zhuǎn)編碼器5連接的勵磁器4通過連接板9固定在上支架上。參照圖3，檢測支座中的小齒輪25的輪軸固定在兩個齒輪座沈上，齒輪座沈固定在檢測支座殼體M上，數(shù)個軸承27的轉(zhuǎn)軸28固定在檢測支座殼體M上，軸承繞轉(zhuǎn)軸28 旋轉(zhuǎn)。參照圖1、2、3，檢測支座中的小齒輪與上支架的外齒圈嚙合，檢測支座中的數(shù)個軸承卡在上支架的環(huán)形凹槽內(nèi)。檢測支座繞小齒輪旋轉(zhuǎn)，而且不會脫出。參照圖4，銜鐵31與兩塊磁鋼32壓在一起固定于勵磁器殼體33的凹槽中，銜鐵 31的上表面與凹槽上表面平齊，蓋板30與勵磁器殼體33通過螺釘四固定在一起成為勵磁器4。參照圖5，銜鐵31用導(dǎo)磁材料制成，中間有方形孔，方形孔沿銜鐵31長度方向的尺寸大于測磁元件34的厚度；測磁元件34，如霍爾元件和感應(yīng)線圈等固定在銜鐵31的方孔內(nèi)，測磁元件兩端貼有有矩形片35用導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料構(gòu)成。如果所形成回磁通太弱，使用導(dǎo)磁材料的矩形片貼在測磁元件34的兩側(cè)面；如果所形成的回磁場太強，使用非導(dǎo)磁材料的矩形片貼在測磁元件34的兩側(cè)面。銜鐵31兩側(cè)有凹槽，用來增強回磁通和提高檢測靈敏度，根據(jù)檢測的實際情況，凹槽內(nèi)填充不同尺寸的導(dǎo)磁塊36。參照圖6，電池37裝在電池盒13內(nèi)，電池盒13后有卡在皮帶14上的卡子。皮帶 14穿過卡子與電池盒13連接在一起。電池通過電源線15向外供電，皮帶固定在檢測人員的身上。參照圖7，電源線15接電池，給信號處理和顯示器供電，信號線10接ARM處理器 16，處理后的信號顯示在ARM處理器的IXD顯示屏上，還可存儲，以及實現(xiàn)與上位機的通訊。用水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀檢測的方法，具體步驟如下1)固定支架1套裝在待測水泥桿2上，并通過銷軸18、鎖扣22套緊，電池盒39的卡子卡在皮帶41上，皮帶固定在檢測人員的身上，檢測儀由電池38供電，2)待測水泥桿外圓面正對勵磁器4和測磁元件，通過手柄11轉(zhuǎn)動檢測支座，齒輪和固定支架上的齒圈做嚙合運動，帶動勵磁器4、測磁元件和旋轉(zhuǎn)編碼器5繞水泥桿轉(zhuǎn)動， 使勵磁器的磁化方向和水泥桿的軸線平行，
3)勵磁器磁化待測水泥桿中的鋼筋，磁鋼、銜鐵、空氣與鋼筋構(gòu)成磁回路，固定在銜鐵中的測磁元件測量銜鐵中通過的回磁通，并將回磁通信號轉(zhuǎn)換為電信號，4)含有回磁通信息的電信號進信號預(yù)處理器，進行放大、濾波等處理，送入ARM處理器；5) ARM處理器對獲得的信號模數(shù)轉(zhuǎn)換，在分析軟件的支持下，對獲得的信號分析， 獲得鋼筋的直徑、位置、數(shù)量和腐蝕狀況數(shù)據(jù)，存儲，并由LCD顯示器顯示。本發(fā)明的待測水泥桿的表面正對勵磁器，勵磁器的磁化場方向與水泥桿軸線平行；勵磁器磁化待測水泥桿中的鋼筋陣列，磁鋼、銜鐵、空氣與鋼筋構(gòu)成磁回路，固定在銜鐵中的測磁元件測量銜鐵中通過的回磁通，并將回磁通信號轉(zhuǎn)換為電信號；含有回磁通信息的電信號經(jīng)信號預(yù)處理器放大、濾波等，再經(jīng)ARM處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)軟件分析，一將分析結(jié)構(gòu)顯示在IXD上，二實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，三實現(xiàn)與上位機的通訊；鋼筋直徑、數(shù)量、位置、腐蝕等將影響回磁通的值，分析回磁通的值可以獲得需要檢測的參數(shù)。
權(quán)利要求
1.水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀，其特征在于上半支架由兩個半圓圈構(gòu)成，通過兩個銷軸形成一個整圈，其外有齒，下半支架由兩個半圓圈構(gòu)成，由兩個鎖扣連接為一體，四個連接塊將上支架和下支架連接在一起，構(gòu)成一個整體的固定支架。檢測支座裝在上支架上，檢測支座中的小齒輪與上支架的外齒圈嚙合，檢測支座中的數(shù)個軸承卡在上支架的環(huán)形凹槽內(nèi)，勵磁器通過連接板固定在上支架上，旋轉(zhuǎn)編碼器裝在勵磁器上，測磁元件安裝在勵磁器的銜鐵上，檢測支座上裝有手柄，測磁元件的信號線和旋轉(zhuǎn)編碼器的信號線接信號預(yù)處理器，信號預(yù)處理器的輸出信號線與ARM處理器連接，ARM處理器上有IXD顯示器，ARM處理器連電池盒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀，其特征在于檢測支座上的小齒輪 (25)通過軸承座06)與檢測支座殼體04)連接，軸承、2Τ)通過轉(zhuǎn)軸08)與檢測支座殼體(24)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀，其特征在于銜鐵(31)與兩塊磁鋼 (32)壓在一起固定于勵磁器殼體(3 的凹槽中，銜鐵(31)的上表面與凹槽上表面平齊，蓋板(30)與勵磁器殼體(3 通過螺釘09)固定在一起成為勵磁器G)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀，其特征在于銜鐵(31)用導(dǎo)磁材料制成，中間有方孔，測磁元件(34)，固定在方孔內(nèi)，測磁元件(34)兩端面有矩形片(35)，矩形片(3 用導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料制成；銜鐵兩邊有凹槽，凹槽內(nèi)填充由導(dǎo)磁材料制作的不同尺寸的導(dǎo)磁塊(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀，其特征在于電池(37)安裝在電池盒 (16)內(nèi)，電池盒后有卡在皮帶(14)上的卡子。
6.用權(quán)利要求1所述的水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀檢測的方法，其特征在于具體步驟如下1)固定支架套裝在待測水泥桿上，并通過銷軸、鎖扣套緊，將電池盒的卡子卡在皮帶上，皮帶固定在檢測人員的身上，檢測儀由電池供電，2)待測水泥桿外圓面正對勵磁器和測磁元件，通過手柄轉(zhuǎn)動檢測支座，齒輪和固定支架上的齒圈做嚙合運動，帶動勵磁器、測磁元件和旋轉(zhuǎn)編碼器繞水泥桿轉(zhuǎn)動，使勵磁器的磁化方向和水泥桿的軸線平行，3)勵磁器磁化待測水泥桿中的鋼筋，磁鋼、銜鐵、空氣與鋼筋構(gòu)成磁回路，固定在銜鐵中的測磁元件測量銜鐵中通過的回磁通，并將回磁通信號轉(zhuǎn)換為電信號，4)含有回磁通信息的電信號進信號預(yù)處理器，進行放大、濾波處理，送入ARM處理器；5)ARM處理器對獲得的信號模數(shù)轉(zhuǎn)換、分析，獲得鋼筋的直徑、位置、數(shù)量和腐蝕狀況數(shù)據(jù)，存儲，并由LCD顯示器顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及水泥桿鋼筋質(zhì)量檢測儀及用其檢測的方法。檢測儀由可套在待測水泥桿上的固定支架、勵磁器、旋轉(zhuǎn)編碼器、電池盒、信號預(yù)處理器、ARM處理器及與勵磁器安裝在一起的測磁元件等組成。檢測時，固定支架套緊在待測水泥桿上，電池盒的卡子卡在檢測人員的皮帶上，勵磁器磁化鋼筋產(chǎn)生回磁通；測磁元件測量銜鐵中通過的回磁通，該回磁通與鋼筋的直徑、數(shù)量、位置、腐蝕等有關(guān)聯(lián)，即轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)信號預(yù)處理器放大、濾波等，再經(jīng)ARM處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換、分析后獲得需要檢測的參數(shù)。本發(fā)明的檢測儀制造簡單、操作方便，能對水泥桿中的鋼筋進行檢測，可準(zhǔn)確判斷鋼筋的直徑、位置、數(shù)量和腐蝕的程度，檢測方法科學(xué)合理。
文檔編號G01N27/72GK102322792SQ201110212508
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者劉天宜 申請人:劉天宜