混凝土缺陷检测装置的制作方法

本实用新型涉及混凝土质量检测技术领域，特别涉及一种基于地震波的混凝土缺陷检测装置。

背景技术：

在水工混凝土建筑物施工过程中易出现质量问题，例如不密实区、空洞、结合面质量、表面损伤以及裂缝等等。对于上述问题，仅从外观检查、分析是无法得出正确的结论，必须通过科学的方法检测其内部质量情况，从而做出正确的判断。目前行业内专门针对水工混凝土建筑物的检测设备和方法仍不多见，常见的检测方法有地震映像法、超声横波法等。但是各方法均有其适应性与局限性，不适用于实际工程。具体存在的缺陷如下：

1、传统的地震映像法通过人工敲锤激发地震波，难以保证每次信号的能量和频率稳定不变。一方面，当敲击的力道不同时，获得的地震波振幅出现差异；另一方面，地震波的优势频率与锤头和被测介质表面的接触面积有关，当力道不同时接触面积不同，所获得的有效信号优势频率将发生变化。

2、传统的地震映像法在获取地震波信号时，大多采用人工手动握持传感器使其紧贴被测介质表面，由于人为干扰易使传感器与被测介质表面耦合不良，所获得的信号发生畸变，使工作效率降低。

3、传统的地震映像法仅使用一道传感器，数据处理手段仅能从单道数据入手，解释精度不高，具有较大局限性。

4、超声横波法虽然为阵列式传感器，但是设备沉重且多道传感器一方面与衬砌表面耦合困难，另一方面检测速率偏低。

由此可见，现有的检测设备存在着仪器设备笨重、震源能量不稳定、检测效率低、数据处理方法单一等缺陷，亟待发明一种便捷、高效、准确的检测设备。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种检测效率高、数据处理快、解译精度高的适用于水工建筑物混凝土质量检测的混凝土缺陷检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：

本实用新型提供一种混凝土缺陷检测装置，包括：装置外壳及分别安装在装置外壳上的磁致伸缩震源和信号采集器；其中，磁致伸缩震源包括绝缘套筒、金属线圈、磁致伸缩杆、激发弹簧和激震锤头，金属线圈缠绕在绝缘套筒上，磁致伸缩杆为阶梯形结构，位于绝缘套筒内，磁致伸缩杆的底端伸出绝缘套筒与激震锤头连接，激发弹簧套设在磁致伸缩杆上，两端分别与激震锤头、震动传递杆的台阶处抵接；信号采集器包括减震弹簧、压电式传感器、滑轮支撑杆和滑轮，滑轮通过滑轮轴承与滑轮支撑杆铰接，压电式传感器固定在滑轮支撑杆上位于滑轮的上方，并与滑轮抵接，减震弹簧套设在滑轮支撑杆上，两端分别与压电式传感器、滑轮支撑杆的顶端抵接。

优选地，在装置外壳上固定有导轨，信号采集器还包括设置在滑轮支撑杆顶端的滑块，滑块与导轨滑动连接，减震弹簧的一端与滑块抵接。

优选地，磁致伸缩震源还包括固定在绝缘套筒底部的导向端头，在导向端头的内部开设有通孔，磁致伸缩杆的底端穿过通孔与激震锤头连接。

优选地，磁致伸缩震源还包括震源外壳和固定在震源外壳上的导线接头，金属线圈与导线接头连接。

优选地，在装置外壳上开设有电源槽，在电源槽安装有电源，在电源槽上盖有电源盖，导线接头通过导线与电源连接。

优选地，在装置外壳上还通过轴承安装有测距轮，在测距轮上安装有测距传感器。

优选地，在装置外壳上安装有控制电路板，测距传感器通过导线与控制电路板连接。

优选地，在装置外壳上安装有控制电源的电源开关，电源开关与控制电路板通过导线连接。

优选地，在装置外壳上设置有把手。

优选地，混凝土缺陷检测装置还包括计算机，在装置外壳上设置有分别与压电式传感器、测距传感器连接的数据接口，数据接口通过数据线与计算机连接。

本实用新型能够取得以下技术效果：

1、磁致伸缩震源的机械振动可以避免因人工敲锤而引起的震源能量及频率不稳定，减震弹簧可以使压电式传感器与被测物表面良好耦合，提高接收信号的信噪比。

2、通过对两道地震波信号进行分析，可从地震映像法、冲击回波法、频谱分析法、sasw法等多个角度进行数据处理，对异常信号进行综合解释，大幅度地提高对异常缺陷的判断精度和准确度，同时实现一次数据采集，多种方法联合解释的作用，提高检测效率。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的混凝土缺陷检测装置的整体结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的磁致伸缩震源的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的信号采集器的结构示意图。

其中的附图标记包括：装置外壳1、磁致伸缩震源2、绝缘套筒2-1、金属线圈2-2、磁致伸缩杆2-3、激发弹簧2-4、激震锤头2-5、震动传递杆2-6、导向端头2-7、震源外壳2-8、导线接头2-9、信号采集器3、减震弹簧3-1、压电式传感器3-2、滑轮支撑杆3-3、滑轮3-4、滑轮轴承3-5、滑块3-6、导轨4、电源槽5、电源6、电源盖7、测距轮8、控制电路板9、电源开关10、把手11、数据接口12、计算机13、导线14、数据线15。

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，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。

下面将对本实用新型实施例提供的混凝土缺陷检测装置进行详细说明。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的混凝土缺陷检测装置的整体结构。

如图1所示，本实用新型实施例提供的混凝土缺陷检测装置，包括：装置外壳1、磁致伸缩震源2和信号采集器3，磁致伸缩震源2与信号采集器3分别安装在装置外壳1上，磁致伸缩震源2的数量为一个，用于撞击被测物的表面激发地震波，信号采集器3的数量为至少两个，用于接收地震波信号。两个信号采集器3能够实现两道地震波信号的数据采集，通过对两道地震波信号进行分析，可从地震映像法、冲击回波法、频谱分析法、sasw法等多个角度进行数据处理，对异常信号进行综合解释，大幅度地提高对异常缺陷的判断精度和准确度，同时实现一次数据采集，多种方法联合解释的作用，提高检测效率。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的磁致伸缩震源的结构。

如图2所示，磁致伸缩震源包括：绝缘套筒2-1、金属线圈2-2、磁致伸缩杆2-3、激发弹簧2-4和激震锤头2-5，金属线圈2-2缠绕在绝缘套筒2-1上，磁致伸缩杆2-3为阶梯形结构，位于绝缘套筒2-1内，磁致伸缩杆2-3的底端伸出绝缘套筒3-1与激震锤头2-5连接，激发弹簧2-4套设在磁致伸缩杆2-3上，两端分别与激震锤头2-5、震动传递杆2-6的台阶处抵接。

当金属线圈2-2通电时瞬间产生变化的磁场，磁致伸缩杆2-3在该磁场的作用下可发生较大的轴向应变，从而带动激震锤头2-5撞击被测物体的表面激发地震波，激发弹簧2-4用于保证磁致伸缩杆2-3归位，带动激震锤头2-5离开被测物体的表面。

磁致伸缩杆2-3可以是一体式结构或分体式结构，在为一体式结构时，由一根磁致伸缩材料的杆体加工而成，在为分体式结构时，由两根粗细不同的杆体组成，分别是磁致伸缩杆2-3和震动传递杆2-6，震动传递杆2-6的两端分别与磁致伸缩杆2-3、激震锤头2-5连接，震动传递杆2-6的直径小于磁致伸缩杆2-3的直径，震动传递杆2-6的材质可以普通的硬性材料。由磁致伸缩杆2-3的伸缩带动震动传递杆2-6上下运动，从而带动激震锤头2-5上下运动。

为了便于激震锤头2-5的更换，震动传递杆2-6与激震锤头2-5为螺纹连接，实现可拆卸连接。

为了对震动传递杆2-6的运动进行导向，磁致伸缩震源还包括导向端头2-7，导向端头2-7固定在绝缘套筒2-1的底部，在导向端头2-7内开设有通孔，震动传递杆2-6的顶端位于绝缘套筒2-1内，底端向下穿过导向端头2-7的通孔后与激震锤头2-5连接，激发弹簧2-4套设在震动传递杆2-6上，位于导向端头2-7的通孔内，激发弹簧2-4的一端与磁致伸缩杆2-3的底端抵接，另一端与激震锤头2-5抵接。

磁致伸缩震源还包括震源外壳2-8和导线接头2-9，绝缘套筒2-1安装在震源外壳2-8内，在装置外壳1上开设有凹槽，震源外壳2-8固定在凹槽内，实现磁致伸缩震源与装置外壳1的固定连接。

在震源外壳2-8上还固定有导线接头2-9，金属线圈2-2与导线接头2-9连接，通过导线接头2-9将电引至金属线圈2-2。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的信号采集器的结构。

如图3所示，信号采集器包括：减震弹簧3-1、压电式传感器3-2、滑轮支撑杆3-3和滑轮3-4，滑轮3-4通过滑轮轴承3-5铰接在滑轮支撑杆3-3上，压电式传感器3-2固定在滑轮支撑杆3-3上位于滑轮3-4的上方，并与滑轮3-4抵接，通过滑轮3-4与被测物的表面接触，将震动信号传递至压电式传感器3-2进行采集，减震弹簧3-1套设在滑轮支撑杆3-3上，减震弹簧3-1的两端分别与压电式传感器3-2、滑轮支撑杆3-3的顶端抵接。

为了实现信号采集器的移动，在滑轮支撑杆3-3的顶端固定有滑块3-6，在装置外壳1上固定有导轨4，滑块3-6套装在导轨4上，与导轨4滑动连接，实现信号采集器的移动，以改变偏移距(磁致伸缩震源与第一个信号采集器之间的距离)和道间距(两个信号采集器之间的距离)以满足不同检测对象的需求。

减震弹簧3-1的顶端与滑块3-6相抵接，为滑轮3-4提供向下的弹力，通过减震弹簧204的弹力能够使滑轮3-4与被测物的表面达到良好耦合的效果，压电式传感器3-2所采集的信号不会发生畸变，提高接收信号的信噪比。

压电式传感器3-2优选采用三分量加速度型传感器。

回看图1，为了实现对金属线圈2-2的供电，在装置外壳1上开设有电源槽5，在电源槽5内安装有电源6，在电源槽5上盖有电源盖7。优选地，电源6选用12v可充电的锂电池，则在电源槽5内的前端设置有凸点，后端设置有弹簧，锂电池内置于电池槽5与金属凸点与弹簧相连，在装置外壳1上对应于电源盖7的位置设置有卡槽，电源盖7的后部卡入装置外壳1，前部通过螺丝与电源槽5进行固定。电源6通过导线14与导线接头2-9连接，以为金属线圈2-2供电。

为了对电源6的接通或断开进行控制，在装置外壳1上还固定有电源开关10，通过对电源开关10的控制，实现对磁致伸缩震源2的激震控制，实质上是对金属线圈2-2是否导通进行控制。

在装置外壳1上进一步固定有控制电路板9，通过控制电路板9控制金属线圈2-2与电源6的接通与否。

在装置外壳1上还固定有测距轮8，在测距轮8上安装有测距传感器，测距传感器与控制电路板9连接，在控制电路板9的控制下，实现对混凝土缺陷检测装置移动距离的探测。

在装置外壳1上还设置有把手11，方便在检测时手持操作混凝土缺陷检测装置。

混凝土缺陷检测装置还包括计算机13，在装置外壳1上设置有数据接口12，测距传感器与压电式传感器3-2通过数据线与数据接口12连接，数据接口12通过数据线15与计算机13连接。测距传感器与压电式传感器3-2通过数据接口12将采集到的数据通过有线通信方式传输至计算机13进行存储。

测距传感器与压电式传感器3-2还可以通过无线通信方式将采集到的数据上传至计算机13进行存储。

本实用新型在使用时，将信号采集器3紧贴被测物的表面，使用者单手握持把手11，手动推动信号采集器3沿设置好的测线均速移动，按动电源开关10接通电源6，在采集主板12的控制下，每隔一定距离使磁致伸缩震源2与电源6接通，通过磁致伸缩震源2撞击被测物体的表面激发地震波，同时，接通信号采集器3上的触发器，控制压电式传感器3-2对地震波信号进行采集，储存到计算机13中，完成信号的采集。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。