智能数显回弹仪的研制

　　1　引言

　　回弹仪是建筑行业用于现场工程结构抗压强度非破损检测的常用仪器。在我国的工程检测领域,大量使用的是指针直读式回弹仪,现场检测时需人工读数、记录,资料整理时需人工查表、计算,作角度和浇筑面修正,经大量人工数据处理得到测区强度换算值,这种方法费时费力,且极易出现人为误差。目前市场上全自动数显回弹仪(具有计算平均回弹值,各种修正功能,换算强度)几乎全为国外产品,这些国外产品价格昂贵,计算方法与我国有关标准不一致,西文显示,不便于工人操作。为此,研制了DH2000A智能数显回弹仪,实现了测试过程与数据处理全自动化,主要性能指标如下:

　　(1)全汉字操作菜单,使用简便。

　　(2)自动计算测区平均回弹值,可方便地进行角度和浇筑面修正。

　　(3)自动计算测区抗压强度换算值,当需要采用专用测强公式和碳化深度修正时可通过功能选项菜单选择,计算测区强度换算值。

　　(4)回弹法资料处理软件可对检测数据进行各种数理统计,对单个构件或批构件计算抗压强度推定值,并编制打印检测报告,减少了室内资料整理时间,提高了出据检测报告的速度。

　　2　系统硬件组成及工作原理

　　整机以单片机为核心,周边电路包括传感器与信号检测、模数转换器、键盘与接口、液晶显示及控制、时钟与接口、参数存储、串行通信与电源开关控制等8个部分,图1为其硬件组成框图。设计中选用与8052兼容的华邦W78E58-24[1]单片机作系统控制器,该芯片内含32k字节Flash程序存储器,256字节数据RAM,工作频率可达24MHz.现场测量时,每个测区测量16个回弹值,需要存储50个测区数据(每个测区需要存储包括状态字节、测量数据、测量日期、回弹值、最大值、最小值、标准差及强度等48个字节数据),为此选用了Atmel公司的24C64芯片,用于最大50个测区的参数存储。时钟芯片选用Dallas公司的12C887,该芯片最大特点是内含锂电池和128字节RAM(其中113字节可作通用RAM使用),除设时简便外,省去了外部数据存储器的扩展。复位芯片选用MAX813L,此芯片具有上电复位与电源电压跌落监测复位功能(复位门限电压4.65V),复位逻缉为高电平,最长定时1.6s.

　　2·1　传感器与信号检测

　　该仪器采用直滑式传感器,将回弹值转换为电阻值,见图2。

图中虚线框为传感器结构示意简图,由图可见,传感器实质为一线性变阻器。静止时,电阻片位于底部。为实现回弹值的数字化测量,在传感器上端施加一标准参考电压Vref.测量时传感器内部滑块带动电阻片向上滑动,移动位移量与测点强度成正比。当滑片由底部向上移动时,仪器进入测试状态,滑片停在某一高度,测量VRi(将回弹值转换为与之成正比的电压值)。为减少电压波动对测量精度的影响,采用了电压比值测量法。回弹值Ri与VRi和Vref的测量比值成正比,即