本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種混凝土火災(zāi)損傷特性智能超聲測試裝置，其特征在于，包括主控制器、用于發(fā)出超聲波的發(fā)射器、用于驅(qū)動發(fā)射器的驅(qū)動電路、用于接收超聲波的接收器、放大電路、用于計(jì)算超聲波傳輸時間的計(jì)數(shù)器、ＡＤ轉(zhuǎn)換器、用于啟動主控制器中斷的５５５觸發(fā)器；所述的主控制器通過所述的驅(qū)動電路與所述的發(fā)射器連接；所述的接收器與所述的放大電路的輸入端連接，所述的放大電路的輸出端通過所述的ＡＤ轉(zhuǎn)換器接主控制器的信號輸入端，所述的放大電路的輸出端通過５５５觸發(fā)器接主控制器的中斷端口；所述的計(jì)數(shù)器與主控制器連接。本裝置具有測量精度高、成本低、可靠性高等特點(diǎn)。（*該技術(shù)在2019年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于檢測與電子
，涉及一種混凝土火災(zāi)損傷特性智能超聲測試 裝置。
技術(shù)介紹
研究火災(zāi)后結(jié)構(gòu)損傷鑒定與修復(fù)，對盡快恢復(fù)建筑物使用功能，減少間接經(jīng)濟(jì)損 失有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)意義。湘潭市無線電廠的SYC—2型、汕頭超聲電 子儀器廠的CTS—25型非金屬超聲檢測儀代表了我國20世紀(jì)七八十年代非金屬超聲檢 測儀的發(fā)展水平。這些儀器基本上都是可以顯示波形，并用游標(biāo)手動判讀聲時參量， 一般由數(shù)碼管顯示。少數(shù)便攜式超聲儀，體積少、重量輕(如北京無線電三廠的JC一2 型)，但無波形顯示設(shè)備，只能進(jìn)行聲時參量的測量，測量方法為整形自動讀數(shù)，即將 接收信號整形為方波，微分成尖脈沖后使計(jì)數(shù)器自動關(guān)門，這種整形關(guān)門需要一定的 關(guān)門電平，因此要求接收信號首波有足夠髙的幅度，否則首波不能關(guān)門，而是后續(xù)波 關(guān)門，造成"丟波"；而當(dāng)噪聲電平過大時又可能造成"誤判"。因此，在長期距離弱 信號測量時，可能出現(xiàn)判讀錯誤。以上儀器均為模擬式超聲儀，不具有對接收信號數(shù) 字化自動采集功能，需人工記錄數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)分析處理。在20世紀(jì)八十 年后期， 一些超聲儀配有微處理器、機(jī)內(nèi)預(yù)置程序，可以對測量數(shù)據(jù)作一定的自動分 析處理，如北京市計(jì)量科研所的HQY—901、揚(yáng)州廣陵專用超聲設(shè)備廠的HTY—B型。20 世紀(jì)八十年代末至90年代初，非金屬超聲檢測儀由數(shù)字式向智能式發(fā)展，初期產(chǎn)品一 般采用單片微處理器作為控制和處理單元，具有一定的數(shù)據(jù)處理功能，但由于受數(shù)據(jù) 采集與傳輸速度、存貯容量以及編程語言等方面的限制，無法實(shí)時動態(tài)地顯示波形， 難以承擔(dān)需要大容量處理單元和髙速運(yùn)算能力支持的信息處理工作。近年來，由北京 市政工程研究院研制的NM系列非金屬超聲檢測分析儀以PC機(jī)或工控機(jī)為核心，開發(fā) 出了具有一定智能化的檢測分析儀。所有這些超聲波儀器均無一例外都是針對普通混凝土結(jié)構(gòu)，而沒有考慮火災(zāi)損傷后混凝土結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)參數(shù)和性能發(fā)生了根本的變 化，因此，沒有推出專門的檢測火災(zāi)損傷后混凝土結(jié)構(gòu)性能的儀器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的要解決的技術(shù)問題是提供一種混凝土火災(zāi)損傷特性智能超聲測試裝 置，本裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施、放大器的增益可調(diào)。 本技術(shù)的技術(shù)方案如下一種混凝土火災(zāi)損傷特性智能超聲測試裝置，其特征在于，包括主控制器、用于發(fā) 出超聲波的發(fā)射器、用于驅(qū)動發(fā)射器的驅(qū)動電路、用于接收超聲波的接收器、放大電 路、用于計(jì)算超聲波傳輸時間的計(jì)數(shù)器、AD轉(zhuǎn)換器、用于啟動主控制器中斷的555觸 發(fā)器；所述的主控制器通過所述的驅(qū)動電路與所述的發(fā)射器連接；所述的接收器與所 述的放大電路的輸入端連接，所述的放大電路的輸出端通過所述的AD轉(zhuǎn)換器接主控制 器的信號輸入端，所述的放大電路的輸出端通過555觸發(fā)器接主控制器的中斷端口； 所述的計(jì)數(shù)器與主控制器連接。所述的放大電路由三個放大器級聯(lián)而成。其中第二級放電器為可增益的放大器；其 增益倍數(shù)有主控制器設(shè)定。所述的主控制器采用51單片機(jī)。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與效果本裝置又稱超聲波智能測試裝置，具有測量精度高、操作簡便、界面友好、安裝調(diào) 試簡單、成本低、可靠性高等特點(diǎn)。智能化超聲損傷測試系統(tǒng)的特點(diǎn)-1 、適用于火災(zāi)后建筑構(gòu)件安全性能的檢測2 、精度100ns以下3 、顯示方式9位LED顯示4 、可通過微機(jī)進(jìn)行輸入?yún)?shù)、數(shù)據(jù)處理和顯示打印5 、具有自檢、出錯告警和記錄功能6 、配備遠(yuǎn)距離傳輸接口，最長距離為1200米7 、電源220VAC， 50Hz另外，此裝置還具有可靠性好、使用方便、可通過計(jì)算機(jī)處理、成本低、重量輕、 操作簡便等特點(diǎn)。本裝置的特點(diǎn)還體現(xiàn)在以下幾個方面1 、微處理器采用FLASH單片機(jī)(AT89C52);2、 采用三級放大電路，第一級和第三級采用固定的高增益帶寬積的精密運(yùn)算放大 器，第二級采用電壓控制增益運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)自動增益控制；3、 使用555構(gòu)成的單穩(wěn)脈沖觸發(fā)器觸發(fā)，完成計(jì)數(shù)器停止控制；4、 傳感器驅(qū)動電路的高壓是由脈沖變壓器(T1)產(chǎn)生的(參見圖4)，脈沖變壓器 輸出端還有一個倍壓電路，使驅(qū)動電壓更高，大大的增強(qiáng)了驅(qū)動能力，尤其適應(yīng)于高 溫下的混凝土構(gòu)件的測試。附圖說明圖l為本技術(shù)的原理框圖2為本技術(shù)與上位機(jī)連接進(jìn)行測試的結(jié)構(gòu)示意圖3為實(shí)施例1的原理框圖4為驅(qū)動電路的電路圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例l:如圖1和圖3所示， 一種混凝土火災(zāi)損傷特性智能超聲測試裝置，其特征在于，包 括主控制器、用于發(fā)出超聲波的發(fā)射器、用于驅(qū)動發(fā)射器的驅(qū)動電路、用于接收超聲 波的接收器、放大電路、用于計(jì)算超聲波傳輸時間的計(jì)數(shù)器、AD轉(zhuǎn)換器、用于啟動主 控制器中斷的555觸發(fā)器；所述的主控制器通過所述的驅(qū)動電路與所述的發(fā)射器連接； 所述的接收器與所述的放大電路的輸入端連接，所述的放大電路的輸出端通過所述的 AD轉(zhuǎn)換器接主控制器的信號輸入端，所述的放大電路的輸出端通過555觸發(fā)器接主控 制器的中斷端口；所述的計(jì)數(shù)器與主控制器連接。所述的放大電路由三個放大器級聯(lián)而成。其中第二級放電器為可增益的放大器；其 增益倍數(shù)有主控制器設(shè)定。所述的主控制器采用51單片機(jī)。本裝置采用脈沖法測量原理。智能超聲損傷測試系統(tǒng)包括智能測試裝置(即本實(shí) 用新型涉及的裝置)、智能轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)，如圖2所示。超聲智能損傷測試裝置是該檢測系統(tǒng)的核心部分，測試裝置精度的高低和可靠性 的好壞都在于對這部分的設(shè)計(jì)和制作，該測試裝置的主要功能有 1進(jìn)行上電自檢2 產(chǎn)生換能器發(fā)射驅(qū)動信號3 檢測處理接收信號并識別第一個正脈沖信號4 進(jìn)行自動增益控制5 計(jì)算聲路的傳播時間6 向上位機(jī)回送測量的傳播時間及狀態(tài)7 進(jìn)行周期性系統(tǒng)檢測8 斷電檢測功能9 控制輸入輸出功能 10錯告警功能本裝置的微處理器采用FLASH單片機(jī)(AT89C52)，實(shí)現(xiàn)整個裝置的控制功能，包 括傳感器驅(qū)動控制、驅(qū)動/接收轉(zhuǎn)換控制、A/D和D/A控制、傳播時間測量、通信控制、 計(jì)數(shù)控制等；采用三級放大電路，第一級和第三級采用固定的髙增益帶寬積的精密運(yùn) 算放大器，第二級采用電壓控制增益運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)自動增益控制；在三級放大電 路之間各加入一個帶通濾波器，去除低頻噪聲，使有用信號順利通過；dsl2887為時 鐘電路芯片，其功能是提供系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘，具有計(jì)時準(zhǔn)確、接口簡單、操作方便的特 點(diǎn)。計(jì)數(shù)器MAX032采用20MHZ，對超聲波傳播時間進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得出傳播時間；傳 感器驅(qū)動電路的輸入控制信號通過高速光電隔離器件進(jìn)行隔離，采用具有高速開關(guān)特 性的MOSFET器件進(jìn)行驅(qū)動控制；通過A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)信號大小的檢測，信號 增益的控制，最終實(shí)現(xiàn)自動增益控制；另外，具有RS—485串行接口。工作過程檢測前將混凝土表面磨平，并將污物除去，然后將發(fā)射器(換能器B) 和接收器(換能器A)壓緊于互相對應(yīng)的一對測點(diǎn)，設(shè)它們之間的距離為L。通過鍵盤， 開啟系統(tǒng)，單片機(jī)發(fā)出驅(qū)動控制信號至驅(qū)動電路，驅(qū)動超聲波的發(fā)射傳感器(換能器B)產(chǎn)生超聲波脈沖。此時單片機(jī)同時發(fā)一個控制信號給計(jì)數(shù)器MAX032,開始計(jì)數(shù)。(說明 驅(qū)動電路的高壓是由脈沖變壓器(T1)產(chǎn)生的(參見圖4)，脈沖變壓器輸出端還有一個 倍壓電路，使驅(qū)動電壓更高，大大的增強(qiáng)了驅(qū)動能力，尤其適應(yīng)于高溫下的混凝土構(gòu) 件的測試(因?yàn)楦弑疚臋n來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種混凝土火災(zāi)損傷特性智能超聲測試裝置，其特征在于，包括主控制器、用于發(fā)出超聲波的發(fā)射器、用于驅(qū)動發(fā)射器的驅(qū)動電路、用于接收超聲波的接收器、放大電路、用于計(jì)算超聲波傳輸時間的計(jì)數(shù)器、ＡＤ轉(zhuǎn)換器、用于啟動主控制器中斷的５５５觸發(fā)器；所述的主控制器通過所述的驅(qū)動電路與所述的發(fā)射器連接；所述的接收器與所述的放大電路的輸入端連接，所述的放大電路的輸出端通過所述的ＡＤ轉(zhuǎn)換器接主控制器的信號輸入端，所述的放大電路的輸出端通過５５５觸發(fā)器接主控制器的中斷端口；所述的計(jì)數(shù)器與主控制器連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉自清，賀超英，
申請(專利權(quán))人：中南林業(yè)科技大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：43[中國|湖南]
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