一種測量非金屬板厚度的方法
2023-07-10 00:07:46
專利名稱：：一種測量非金屬板厚度的方法
技術領域：
：本發明涉及各種領域中非金屬板厚度的檢測，特別是預製或現澆混凝土板厚度的無損檢測。技術背景非金屬板特別是混凝土板無破損檢測技術是對工程構件進行質量診斷的重要手段，對消除工程隱患、確保工程質量安全有十分重要的作用。一直以來建築工程中現澆混凝土板的檢測是採用破損性的鑽孔或非破損性的衝擊回波方法，鑽孔法破壞其原有的整體結構，衝擊回波的方法誤差大且穩定性和一致性差，不能滿足測量的精度要求。因此，需要一種無破損、性能穩定、測量精度高的混凝土板厚度檢測技術。最近新出現一種利用交變磁場空間場強數學公式的檢測方法，即採用磁場強度E和距離H的關係(其中M為磁矩，a為電磁波在被測介質中的衰減指數)H=lg-4[lg(2M)-lgE]/通過測量E，計算混凝土板厚度H。該方法認為a是定值，但實際測量中混凝土的情況與理論情況存在一定差異，"不可能是定值；另一方面需要通過統計回歸方法建立E和H的數學關係，因回歸公式與實際相關關係間必然存在有差異，這樣就可能產生較大的測量誤差。另外，公式的建立和測量後的引用也存在著較大的計算量，導致該方法在應用上存在一定的弊端。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種精確測量非金屬板厚度的方法，且本發明還具有測量精度優於現有的測量方法，方便、快捷、快速、自動等特點。其基於利用交變磁場場強與場源距離的相關關係測量非金屬板厚度，但摒棄了公式法計算厚度的計算方法，而是通過試驗生成數值表，用査表法進行精確測量。本發明的測厚原理基於在空間交變電磁場中，空間某點磁場強度(用該點線圈的感應電壓U表示)隨該點距場源的距離H增大而單調衰減，用試驗標定的方法，建立表徵感應電壓U與距離H相關關係的數值表。測試時，發射線圈在非金屬板的一側產生交變電磁場，在非金屬板另一側的接收線圈接收交變電磁場信號，經接收電路轉換成電壓信號U，通過査表在已標定的數組表中確定對應的H值，即非金屬板厚度。全部過程可在單片機控制下自動完成。本發明的測量非金屬板厚度的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟l:通過在繞制的發射線圈中給出交變電流的方式作為場源，在空間形成穩定交變磁場，將另一個接收線圈置於發射線圈附近，則在接收線圈的兩個引出端之間產生感應電壓；將收、發線圈軸線置於同一條直線上、改變兩線圈間的距離H，對應固定間隔差值的不同H值測取電壓U，產生描述U與H關係的量化數值表，每一個H值對應一個U值；步驟2:將步驟1中得出U與H關係的量化數值表固化到單片機內，可由測得的電壓值U卦動查表得出收發探頭間的距離H，自動確定H值；步驟3:將發射、接收探頭相對放置在被測非金屬板的兩側面，移動探頭位置，單片機內固化的U與H對應表會根據測量電壓U值比較找到最大值，此時，表明發射、接收探頭處於上下正對的狀態，獲得被測板的厚度。在上述步驟中，其特徵在於是通過實驗標定的方式建立滿足測試精度要求的描述UH關係的量化數值表，實際測量中自動完成對非金屬板的厚度的測試。該方法是通過試驗驗證在穩定交變磁場中隨著與場源距離的增加，空間各點磁場強度的變化為單調下降規律。通過在繞制的發射線圈中給出交變電流的方式作為場源，在空間形成穩定交變磁場，將另一個接收線圈置於發射線圈附近，則將在接收線圈的兩個引出端之間產生感應電壓，如圖1。將收、發線圈軸線置於同一條直線上、改變兩線圈間的距離H，通過測量收、發線圈不同距離時接收線圈兩引出端電壓的有效值U，得出隨H的增加，U的變化規律為單調下降的曲線，即保證了對應於一個確定的H，U呈單值性，如圖2所示。在上述試驗結果的基礎上將U與H的關係量化，用如上述試驗方法，對應固定間隔差值的不同H值測取電壓U，產生描述U與H關係的量化數值表，每一個H值對應一個U值。通過縮小H的固定間隔差值，達到精確標定U與H變化規律的目的。在本發明中，測試混凝土厚度H變化範圍為50mm350mm，固定間隔差值為lmm，得到描述U與H關係的量化數值表如下表1本發明混凝土厚度試驗生成的UH數值表tableseeoriginaldocumentpage5由於該數值表所對應的UH關係曲線是一條單調下降的曲線(如圖2所示)，且通過多次試驗證實，在場源強度不變的條件下，該曲線具有很好的重複性，從而可以利用試驗標定的UH數值表，通過對U值的測量進而查表得出收、發探頭間的距離H。如圖3所示，在單片機內按照其查表操作流程，可由測得的電壓值U自動査表得出收發探頭間的距離H，達到自動確定H值的目的。將上述建立的測量方法應用於非金屬板的厚度檢測。將發射、接收探頭相對放置在被測非金屬板的兩側面，當發射、接收探頭的軸線在一條直線上並與被測板面垂直即上下探頭正對時，其探頭表面間距即為被測板的厚度。在實際測量中，移動探頭位置，當測量電壓U值達到最大值時，表明發射、接收探頭處於上下正對的狀態，獲得被測板的厚度。在單片機內，按照圖4査找流程，可在測得的電壓值U中自動找到最大值，其對應的位置即為發射、接收探頭上下正對的位置，達到自動化測量的目的。以混凝土樓板的厚度檢測為例，說明將本檢測方法應用於非金屬板厚度檢測的步驟。首先將以發射線圈製作的發射探頭置於樓板的下底面，將以接收線圈製作的接收探頭置於樓板的上表面；然後先後沿二個互相正交的直線方向移動接收探頭，執行查找流程找到二個正交方向上測量電壓最大值的共同點位置，此時探頭間距即為樓板厚度，執行査表操作流程自動査表得到樓板厚度，整個測量過程和結果顯示全部自動化。本發明與現有技術相比具有的以下效果1、利用當發射交變磁場強度固定時，隨接收距離的增加交變磁場強度單調衰減的特性，實現無損檢測。省時省力，快速實用。2、本發明中涉及到的標定試驗用標準厚度板的厚度解析度(即表1中的厚度間隔差值，本試驗中是lmm)直接決定了最終的測量精度，只要在標定表1時，厚度解析度足夠高，達到lmm，即可達到相應的士0.5mm的測試精度。理論上在信號測量電路的信號解析度足夠高的前提下，減小標準板的厚度間隔可以進一步提高測量精度。通過實驗證實，製作lmm間隔的標準厚度板，並配合二次插值算法，在信號解析度為0.2%。的情況下，測量誤差可以小於士0.5mm。因此查表法具有提高測量精度、簡化實現方式的優點。3、本發明中用到的査表法，建表方法簡單且容易理解，測試操作簡便，數據處理無需進行複雜的數學運算，使用低端的數字電路或單片機即可完成。並且可以通過手工查表的方式對測試結果加以驗證。4、對特殊情況的厚度測量，例如被測介質中含有足以影響測試精度的鐵磁性物質時，可按上述方法快速建立針對實際被測介質的合適厚度範圍的數據表，以達到提高測量精度的目的。圖1是本發明涉及的實驗過程中收發線圈位置示意圖。圖2是根據本發明標定出的數組表畫出的U與H關係曲線圖。圖3是本發明涉及到的査表操作流程圖。圖4是本發明涉及到的查找測量電壓最大值操作流程圖。具體實施方式運用以上發明中介紹的查表測量法，製作發射探頭和接收探頭，由發射探頭產生交變磁場，通過非金屬介質傳播後，被接收探頭接收，通過數據處理電路轉化成電壓信號值U，厚度值H對應唯一的一個電壓信號值U，生成數組表W力仍'人i二厶《V7。發射探頭裡產生交變磁場的線圈直徑為2—25釐米，線圈匝數為3—1200圈。接收探頭裡接收交變磁場的線圈直徑為2—25釐米，線圈匝數為3—1200圈。本發明應用於混凝土板厚度的測量時，發射探頭產生交變磁場，接收探頭實時接收信號，將得到的電壓信號值U，査表查到此信號值對應的厚度值H，實時比較H值的大小，從中找出H中的最小值，即是當前非金屬板的真實厚度值，顯示在主機的顯示屏上。用本發明測量非金屬板厚度方法製作的儀器由發射探頭、接收探頭、主機等組成，在測量過程中，接收探頭通過電纜線連接主機。本發明測量厚度範圍可達50至350mm，測量誤差不超過士O.5mm,滿足工程質量檢測的要求。實施例l:測量混凝土厚度，通過在繞制的發射線圈中給出交變電流的方式作為場源，在空間形成穩定交變磁場，將另一個接收線圈置於發射線圈附近，則在接收線圈的兩個引出端之間產生感應電壓；將收、發線圈軸線置於同一條直線上、改變兩線圈間的距離H，對應固定間隔差值的不同H值測取電壓U，產生描述U與H關係的量化數值表，每一個H值對應一個U值，生成數組表你,仍'人i二7,2,…"*化將上述得出U與H關係的量化數值表固化到測量儀器的單片機內，由測得的電壓值U自動査表得出收發探頭間的距離H，自動確定H值；將發射、接收探頭相對放置在混凝土板的兩側面，移動探頭位置，單片機內固化的U與H對應表會根據測量電壓U值自動比較找到最大值，此時，表明發射、接收探頭處於上下正對的狀態，獲得混凝土板的厚度。權利要求1、一種測量非金屬板厚度的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1通過在繞制的發射線圈中給出交變電流的方式作為場源，在空間形成穩定交變磁場，將另一個接收線圈置於發射線圈附近，則在接收線圈的兩個引出端之間產生感應電壓；將收、發線圈軸線置於同一條直線上、改變兩線圈間的距離H，對應固定間隔差值的不同H值測取電壓U，產生描述U與H關係的量化數值表，每一個H值對應一個U值；步驟2將步驟1中得出U與H關係的量化數值表固化到單片機內，可由測得的電壓值U自動查表得出收發探頭間的距離H，自動確定H值；步驟3將發射、接收探頭相對放置在被測非金屬板的兩側面，移動探頭位置，單片機內固化的U與H對應表會根據測量電壓U值比較找到最大值，此時，表明發射、接收探頭處於上下正對的狀態，獲得被測板的厚度。2、根據權利要求1所述的測量非金屬板厚度的方法，其特徵在於上述步驟中，是通過實驗標定的方式建立滿足測試精度要求的描述U與H關係的量化數值表，實際測量中自動完成對非金屬板的厚度的測試。3、根據權利要求1或2所述的測量非金屬板厚度的方法，其特徵在於:H變化範圍為50mm350ram，固定間隔差值為lram。4、根據權利要求1或2所述的測量非金屬板厚度的方法，其特徵在於:發射探頭裡產生交變磁場的線圈直徑為2—25釐米，線圈匝數為3—1200圈；接收探頭裡接收交變磁場的線圈直徑為2—25釐米，線圈匝數為3—1200圈。全文摘要本發明公開了一種測量非金屬板厚度的方法，它適用於工程建築領域或其他領域中非金屬板厚度的無損檢測。本發明的測厚原理基於在空間交變電磁場中，空間某點磁場強度(用該點線圈的感應電壓U表示)隨該點距場源的距離H增大而單調衰減，用試驗標定的方法，建立表徵感應電壓U與距離H相關關係的數值表。測試時，發射線圈在非金屬板的一側產生交變磁場，在非金屬板另一側的接收線圈接收交變磁場信號，經接收電路轉換成電壓信號U，通過查表在已標定的數組表中確定對應的H值，即非金屬板厚度。全部過程可在單片機控制下自動完成。本原理簡單明確，經濟實用，便於推廣應用。文檔編號G01B15/02GK101118149SQ200610104109公開日2008年2月6日申請日期2006年8月2日優先權日2006年8月2日發明者唐金祥,孫剛柱,崔豔秋,徐松濤,靜楊,濮存亭,岌王,王利廣,王文秋,闞月鵬,陳廣晴申請人:北京市康科瑞工程檢測技術有限責任公司