一种脱空检测仪的制作方法

本实用新型属于工程质量检测技术领域，尤其涉及一种脱空检测仪。

背景技术：

混凝土是水泥与骨料的混合物，当在水泥中加入一定量水分的时候，水泥水化形成微观不透明晶格结构从而包裹和结合骨料成为混凝土整体结构。通常混凝土结构拥有较强的抗压强度，但是混凝土的抗拉强度较低，任何显著的拉弯作用都可能使其微观晶格结构开裂和分离，从而导致结构的破坏。而绝大多数结构构件内部，包括混凝土，都有受拉应力作用的需求，故未加钢筋的混凝土极少被单独使用于工程。相较混凝土而言，钢结构抗拉强度非常高，故在现代大型水电、交通工程等建筑常采用钢板里衬四周浇注混凝土的施工方法进行构建，使之共同工作，由钢筋、钢板承担其中的拉力，混凝土承担压应力部分。

但是，由于施工中无法避免的一些工艺问题，混凝土浇注的质量会受到影响，从而导致混凝土难以充填密实，特别是在钢板与混凝土结合面容易产生脱空或空洞缺陷。如果钢板里衬在工程投入运行时因为脱空或空洞现象导致钢板变形、损坏，将会严重威胁到工程的安全。从而，为了保证工程运行安全，使建筑的安全系数达到相关指标，需要对钢板和混凝土之间的脱空进行检测。

脱空检测不仅会涉及地面，还会涉及墙面。在检测过程中，首先通过人力将脱空检测仪固定在墙面，然后通过脱空检测仪的检测得到检测数据，最后通过对检测数据进行分析，分析是否发生脱空现象。但是，在固定脱空检测仪的过程中，脱空检测仪很可能从墙面滑落砸中施工人员或导致仪器损坏，由此给工程质量检测带来安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种脱空检测仪，用以解决现有技术中的固定脱空检测仪导致的安全隐患的问题。

本实用新型实施例提供了一种脱空检测仪，包括：中子源、至少一个中子探测器、光电倍增管、信号放大模块、幅度甄别模块、脉冲成形模块、中央处理器、显示屏、外壳和电磁吸附模块；所述中子探测器与所述光电倍增管连接，所述光电倍增管与所述信号放大模块连接，所述信号放大模块与所述幅度甄别模块连接，所述幅度甄别模块与所述脉冲成形模块连接，所述脉冲成形模块与所述中央处理器连接，所述中央处理器连接与所述显示屏连接；所述电磁吸附模块与所述外壳连接。

进一步的，所述中央处理器为嵌入式处理器。

进一步的，所述中子探测器包括锂玻璃闪烁探测器或³He正比气体计数管或BF3正比气体计数管。

进一步的，所述脱空检测仪还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述中央处理器连接。

进一步的，所述脱空检测仪还包括报警模块，与所述中央处理器连接。

进一步的，所述脱空检测仪还包括电源模块，所述电源模块包括高压电源模块，所述高压电源模块与所述光电倍增管连接。

进一步的，所述脱空检测仪还包括存储模块，所述存储模块与所述中央处理器连接。

进一步的，所述脱空检测仪还包括定位模块，所述定位模块与所述中央处理器连接。

本实用新型实施例与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型提供了一种脱空检测仪，所述脱空检测仪包括：中子源、至少一个中子探测器、光电倍增管、信号放大模块、幅度甄别模块、脉冲成形模块、中央处理器、显示屏、外壳和电磁吸附模块，所述中子源用于向被测物质发射中子，并通过所述中子探测器与所述光电倍增管连接，所述光电倍增管与所述信号放大模块连接，所述信号放大模块与所述幅度甄别模块连接，所述幅度甄别模块与所述脉冲成形模块连接，以对中子探测器输出的光信号进行一系列的处理，进一步的，通过所述脉冲成形模块与所述中央处理器连接，对脉冲个数进行计数并分析是否发生脱空，最后通过所述中央处理器与所述显示屏连接，将分析结果进行显示，使现场工作人员能够根据显示屏的反馈实时了解钢板混凝土是否发生脱空，从而指导工程及时的采取应对措施，提高检测工作效率。同时，通过将脱空检测仪的外壳与电磁吸附模块连接，实现了对脱空检测仪的物理吸附，克服了在进行顶部或垂直地面的侧面脱空检测时人力固定的困难，提高安全生产系数，保护施工人员人身安全和仪器财产安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的脱空检测原理的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的脱空检测仪的组成示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

为了帮助对本实用新型具体的技术方案的理解，实施例一首先对脱空检测的原理部分进行介绍，然后实施例二再对脱空检测仪进行具体的介绍。

中子是组成物质的微观粒子之一，可以与物质发生作用。具体地，中子与物质的相互作用，分为弹性散射、非弹性散射、核反应与核裂变。快中子动能可以达到10兆电子伏特。快中子对原子量大的物质有十分强的穿透能力，但却能被原子量小的物质减速和慢化，从而形成热中子。具体地，混凝土由碎石骨料，粗砂，水泥和一定量的水拌合而成，这些水的大部分与水泥发生水化作用变成化合水，其余剩余的水以游离状态存在，因此混凝土是原子量小的物质，可以作为快中子的慢化剂。相对于混凝土，钢板是一种原子量较大的物质，因此，快中子很容易贯穿钢板，而与下面的混凝土相互作用，而被减速慢化形成热中子。

由于中子本身不带电，因此，普通的粒子探测器无法探测到中子的存在。中子探测器是一种专用于探测中子的装置，通过中子和原子核的相互作用产生带电粒子，从而中子探测器通过探测带电粒子来实现对中子的探测。在实际的探测过程中，如图1所示，缝隙宽度d越宽，快中子越容易到达距离中子源较远的地方，进一步的，由混凝土反射的热中子能够到达的位置就离中子源更远。由此可知，通过采用一定规格、一定数量的中子探测器和配套电路对探测到的中子进行计数，从而通过一定的函数关系便可得出缝隙宽度d的值，从而检测脱空距离。

实施例二

为了进一步的说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图2是本实用新型实施例提供的脱空检测仪的组成框图，为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图2所示，本实用新型实施例提供的脱空检测仪100包括：中子源101、至少一个中子探测器102、光电倍增管103、信号放大模块104、幅度甄别模块 105、脉冲成形模块106、中央处理器107、显示屏108、外壳109和电磁吸附模块110，所述中子探测器102与所述光电倍增管103连接，所述光电倍增管 103与所述信号放大模块104连接，所述信号放大模块104与所述幅度甄别模块105连接，所述幅度甄别模块105与所述脉冲成形模块106连接，所述脉冲成形模块106与所述中央处理器107连接，所述中央处理器107与所述显示屏 108连接；所述外壳109与所述电磁吸附模块110连接。

在本实用新型实施例中，中子源101用于向被测物质发射中子，中子探测器102用于探测被测物质反射的热中子并输出光信号，光电倍增管103用于将光信号转换为电信号，信号放大模块104用于放大该电信号，可选的，信号放大模块104的放大倍数可调，以提供足够多的输出幅度，幅度甄别模块105用于甄别出放大后的电信号的幅度，脉冲成形模块106用于对甄别后的电信号进行脉冲成形，中央处理器107用于成形后的电信号分析是否发生脱空现象，显示屏108用于显示分析结果，电磁吸附模块110与所述外壳109连接，用于通过电磁吸附的方式固定所述脱空检测仪100。

光电倍增管103能够将微弱的光信号转换为电信号，同时相对于普通的光电二极管，还可以实现对转换后的电信号的放大操作。具体地，光电倍增管103 将中子探测器102输出的电荷收集起来，并转换成电压信号，并对电信号进行初步放大。在中子探测器102输出的幅度很小的时候，光电倍增管103还可对信号做初步放大，以降低输出信号在传递过程中受噪声和外界干扰的影响。同时，光电倍增管103本身的噪声要很小，以保证放大中子探测器102输出的微弱电信号并能分辨出它们的微小差别。

中子辐射会对人体造成一定的伤害，因此，本发明实施例中的脱空检测仪 100设置有用于屏蔽中子辐射的外壳109。外壳109的制作需要用到屏蔽材料，例如，涂硼聚乙烯或其他含氢量高的材料。同时，考虑到脱空检测仪100的重量和质量，应尽量采用轻质、耐磨合金的材料。

本实用新型提供了一种脱空检测仪，所述脱空检测仪包括：中子源、至少一个中子探测器、光电倍增管、信号放大模块、幅度甄别模块、脉冲成形模块、中央处理器、显示屏、外壳和电磁吸附模块，所述中子源用于向被测物质发射中子，并通过所述中子探测器与所述光电倍增管连接，所述光电倍增管与所述信号放大模块连接，所述信号放大模块与所述幅度甄别模块连接，所述幅度甄别模块与所述脉冲成形模块连接，以对中子探测器输出的光信号进行一系列的处理，进一步的，通过所述脉冲成形模块与所述中央处理器连接，对脉冲个数进行计数并分析是否发生脱空，最后通过所述中央处理器与所述显示屏连接，将分析结果进行显示，使现场工作人员能够根据显示屏的反馈实时了解钢板混凝土是否发生脱空，从而指导工程及时的采取应对措施，提高检测工作效率。同时，通过将脱空检测仪的外壳与电磁吸附模块连接，实现了对脱空检测仪的物理吸附，克服了在进行顶部或垂直地面的侧面脱空检测时人力固定的困难，提高安全生产系数，保护工作人员人身安全和仪器财产安全。

在本实用新型实施例中，所述中央处理器107为嵌入式处理器。

嵌入式处理器是控制、辅助系统运行的硬件单元，一般分为四类：嵌入式微控制器(MicroController Unit，MCU)、嵌入式微处理器(MicroProcessor Unit， MPU)、嵌入式数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)和嵌入式片上系统(System On Chip，SOC)。

(1)MCU

MCU的片上外设资源比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。MCU 的典型代表是单片机，它将整个计算机系统集成到一块芯片中。MCU在芯片内部集成了ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、串行口和脉宽调制输出等各种必要功能部件和外设。为适应不同的应用需求，可对功能的设置和外设的配置进行必要的修改和裁减定制，使得一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都相同，不同的是存储器和外设的配置及功能的设置。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，从而减少整个系统的功耗和成本。和MPU相比，MCU的单片化使应用系统的体积大大减小，从而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高。

(2)MPU

MPU采用增强型通用微处理器。由于嵌入式系统通常应用于环境比较恶劣的环境中，因而MPU在工作温度、电磁兼容性以及可靠性方面的要求较通用的标准微处理器高。和工业控制计算机相比，MPU组成的系统具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但在其电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性相对较差。

(3)DSP

DSP是专门用于信号处理的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊的设计，具有很高的编译效率和指令执行速度，适用于实时地进行数字信号处理。同时，由于其在处理器结构和工作原理上采用乘法累加运算单元、多总线和多流水线作业，使得信号处理高效和灵活，并且功耗低，便于嵌入式应用，价格也适中。

(4)SOC

SOC成功实现了软硬件的无缝结合，是追求产品系统最大包容的集成器件。而且SOC具有极高的综合性，可在一个硅片内部运用超高速集成电路灯硬件描述语言(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language， VHDL)，进而实现一个复杂的系统。用户不需要再像传统的系统设计一样，绘制庞大复杂的电路板，然后再一点点地连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。因此，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简单，对于减小整个应用系统体积和功耗、提高可靠性都非常有利。

在本发明实施例中，所述脱空检测仪100还包括手柄，方便工作人员对脱空检测仪100的携带。

可选的，所述中子探测器120包括锂玻璃闪烁探测器或³He正比气体计数管或BF3正比气体计数管。

³He正比气体计数管具有较高的探测效率(探测效率可以达到80％)和灵敏度、良好的位置分辨能力γ辐射甄别能力，极短的响应时间且无毒。但是³He 正比气体计数管价格贵，且抗γ辐射能力差，应用范围受限。

BF3正比气体计数管的探测效率为³He正比气体计数管的30％～50％，且价格便宜，但是BF3燃耗大，且BF3是一种有毒有腐蚀性且可燃的气体，遇水容易发生爆炸性分解，因此，在用BF3正比气体计数管探测的时候需要注意安全。

锂玻璃闪烁体探测器是利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测中子的，具有最高的探测效率，是目前应用最多、最广泛的电离辐射探测器之一。

可选的，所述脱空检测仪100还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述中央处理器107连接。

除了在脱空检测仪100端设置显示屏108，以方便现场的工作人员随时查看脱空检测的结果，还可以将脱空检测的分析结果等数据通过无线传输模块传输至服务器端，方便服务器端的工作人员对现场的状况进行全面的掌控，而不是单纯的通过现场工作人员的进行反馈，避免了工作人员在现场受到中子辐射，同时，由于采用无线传输的方式进行数据的传输，也大大的降低了采用有线传输的方式导致的布线困难和布线复杂以及数据丢失的可能性，提高了数据传输的准确性、降低了由布线带来的成本。

可选的，所述脱空检测仪100还包括报警模块，与所述中央处理器107连接。

在脱空监测仪100中加入可通过声光信息进行报警的报警模块或者通过屏幕显示的方式进行报警的报警模块，工程现场的施工人员和其他工作人员能够根据报警模块发出的声音或闪光及时得知数据特定状态和仪器特定状态等，从而及时的采取相应措施。

在本发明实施例中，所述脱空检测仪100还包括电源模块，所述电源模块包括高压电源模块，所述高压电源模块与所述光电倍增管103连接。

由于光电倍增管103只能用高压电源进行供电，而其他模块均是采用低压电源就能供电，因此，电源模块包括了高压电源模块与低压电源模块，用于分别给不同的模块供电。

可选的，所述脱空检测仪100还包括存储模块，所述存储模块与所述中央处理器107连接。

由于需要定期对钢板混凝土是否发生脱空进行检测和分析，保证其结构符合安全标准，而在脱空检测仪100进行检测和分析的过程中会产生很多的数据，就算中央处理器107中内置有存储单元，也只能存储很少量的数据，并不能存储所有的数据，还需要定期的进行清理，以防存储空间不够；另一方面，就算中央处理器107中的存储单元能够存储所有的数据，如果把所有的数据都存储在中央处理器107中的存储单元内，显然会增加中央处理器107的负担，从而降低程序的运行速度。因此，在脱空检测仪100中可以设置单独的存储模块，用于存储各种数据，以减少中央处理器107的负担，提高程序运行速度。

可选的，所述脱空检测仪100还包括定位模块，所述定位模块与所述中央处理器107连接。

由于每台脱空检测仪100都会配置放射源，定位模块用于定位放射源具体位置，实现远端服务器实时对脱空检测仪器放射源位置进行追踪，增强放射源防丢失、被盗等能力，提高用源安全水平。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。