專利名稱：無損測量固體耐壓強度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無損測量固體耐壓強度的方法和裝置，尤其是測量混凝土的耐壓強度 的方法和裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有五十種方法用于評估混凝土的耐壓強度，這些方法使用具有限定的尖端的 裝置來撞擊待測表面。最為人所知的方法是所謂的施密特錘，施密特錘通過拉伸彈簧并使其驅(qū)動錘而產(chǎn) 生限定的撞擊能量。這個錘隨后打擊活塞，活塞將撞擊傳遞到待測表面。撞擊之后混凝土被壓縮而部分能量被塑性變形吸收。剩余能量被返回并使活塞回 彈?；貜椊又粋鬟f回到錘。錘于是壓縮彈簧直到錘的動能被全部傳遞成彈簧的變形能。 借助于拖曳指針(drag pointer)來記錄彈簧的這個最大壓縮點。從儀器外面可讀出最大 壓縮點的位置。將這個儀器讀數(shù)表達(dá)為R值，R值意味著錘的最大回彈行程。典型的R值 范圍從R = 20到R = 55。圖3示出怎樣將錘的回彈值轉(zhuǎn)換成耐壓強度的指示。注意到正如三條曲線所指示 的那樣，存在單元操作所處角度的重大的影響。當(dāng)測量傾斜表面時，必須估計角度并且必須 對曲線組進(jìn)行內(nèi)插值替換。在現(xiàn)有技術(shù)中，感興趣的信號由于幾種誤差因素而被錯誤地描述。通常這些可 合計至測量值的15%，甚至20%?；貜椖芰吭叫?，百分比誤差貢獻(xiàn)越大。尤其對于小 于20的回彈值，被重力和摩擦力吸收的能量接近于回彈能量(K.歌德博士的論文，德 國鋼筋混凝土委員會論文第 154 卷，article Dr. K. Gaede, volume 154 Schriften des DeutschenAusschusses fiir stahlbeton).為了使摩擦力的影響保持為最小，必須對裝置小心調(diào)節(jié)，經(jīng)常清潔和檢查——所 有這些因素都會增加設(shè)備成本并導(dǎo)致回彈方法的有限承受力(limited acceptance) 0隨著數(shù)字電子器件和IXD顯示器的出現(xiàn)，許多公司已經(jīng)“數(shù)字化” 了他們的儀器。 這些單元以數(shù)字顯示器特征，而非必須讀取機械拖曳指針的位置。直到此時這種儀器已經(jīng) 通過接觸式方法或非接觸式方法(光學(xué)的，霍爾傳感器等)將拖曳指針的最終位置簡單地 轉(zhuǎn)換成電性值。指示器電子器件可以是單獨的盒或被適當(dāng)?shù)匕惭b在儀器上。這種單元已經(jīng) 出現(xiàn)在市場上超過10年。圖1是配備有線性電位計1以將拖曳指針2的位置轉(zhuǎn)換成電性值的典型施密特錘 的剖視圖，經(jīng)由連接器將電性值傳輸給外部指示器單元。所有其它機械部件都100%等同于 原始的機械施密特錘。我們注意到錘3，錘3行進(jìn)在導(dǎo)桿4上并打擊被撞擊彈簧6牽引的活 塞5。出于完整性的目的述及外殼7和釋放/重載機構(gòu)8。具有數(shù)字讀數(shù)的“集成化”模型是基于標(biāo)準(zhǔn)機械單元，該單元配備有用于拖曳指針 的感測電路。所有這些解決方案都遇到機械拖曳指針指示器固有的問題
1)回彈值依賴于被測表面的傾斜度(重力作用于錘的影響)。2)讀數(shù)仍依賴于裝置的內(nèi)部摩擦力(行進(jìn)在導(dǎo)桿上的錘加上拖曳指針的摩擦 力)。
3)由于兩個質(zhì)量不匹配，錘與活塞之間動能的傳遞效率不是常數(shù)。4)必須手動調(diào)節(jié)撞擊能量(彈簧的長度)和每個儀器的起始位置(zero position)，這增加了成本和失調(diào)的機會。5)由于重力的緣故，撞擊能量依賴于沖角(angle ofincidence)。6)讀數(shù)仍依賴于操作者起動裝置的方式-有力地或是猶豫不決地(外殼相對于固 定坐標(biāo)系的速度)。US 5，176，026 (Leeb, Brunnner)(圖2)描述了一種借助于轉(zhuǎn)能器測量錘的回彈行 程的裝置，轉(zhuǎn)能器包含反射光學(xué)檢測器7a和錘3，錘3的特征是套8在其整個長度上填充有 不透明物質(zhì)。這個方法消除了拖曳指針及其摩擦力，但其它誤差源(重力作用于錘的影響， 錘在導(dǎo)桿上的摩擦力，彈簧的起始位置)仍影響結(jié)果。另外，缺乏反射性傳感器方案，因為 其易受灰塵和指印的影響。這類設(shè)備已經(jīng)獲得了有限的商業(yè)成功。雖然它的設(shè)計“較為簡 陋”，但圖1中示出的實施方式仍是本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展水平。已經(jīng)進(jìn)行過對施密特錘應(yīng)用一種用于評估金屬硬度的技術(shù)(US4，034，603)的嘗 試一迄今為止這些努力都失敗了。在這個技術(shù)中_希望用于工廠(shop)使用_錘直接沖擊樣本而撞擊設(shè)備的外殼 停留在被測表面上。注意a)施密特錘主要在室外條件下使用并且必須密封以防止灰塵和潮濕，因此錘不能 直接沖擊被測表面，而必須經(jīng)由活塞5傳遞其能量。這個設(shè)計提供了可移動的活塞5與儀 器外殼7之間的密封部9。b)施密特錘的裝載和觸發(fā)機構(gòu)是單元停留在活塞上而非儀器的外殼上。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一般目的是提供上述類型的裝置，所述裝置測量更準(zhǔn)確的參數(shù)，參 數(shù)表示被測固體的耐壓強度。通過獨立權(quán)利要求所述的裝置和方法達(dá)到這個目的。從而，所述裝置配備有傳感器，傳感器在錘的回彈動作期間的不同時刻測量錘的 至少兩個回彈速度。使用至少兩個被測速度，所述裝置的控制單元接著計算表示固體的耐 壓強度的參數(shù)。這個技術(shù)是基于對撞擊之后立刻測量速度比回彈高度的傳統(tǒng)測量法更準(zhǔn)確的理 解，因為可在回彈動作的更早階段測量回彈速度，并因此更不易于產(chǎn)生歸因于重力和摩擦 力的誤差。另外，這個技術(shù)是基于對回彈速度的單次測量將遭遇誤差的理解，這是由于儀器 在回彈期間遭受強大機械干擾的緣故。這些干擾首先是由于錘與活塞之間以及活塞與固體 之間的撞擊的相互作用(!^percussion)。不過，由于機械干擾僅在測量中引起短暫性小故 障(temporary glitch)，因此檢測兩個或更多個速度能夠有效地識別和/或消除它們的影 響。
有利地是，所述裝置進(jìn)一步適于測量在錘向活塞撞擊之前錘的至少一個，尤其是 至少兩個到達(dá)速度(inbound velocity). 一個或多個到達(dá)速度可用于進(jìn)一步改善被測參 數(shù)，因為獲知到達(dá)速度能夠在撞擊之前解釋誤差，諸如重力、摩擦力和彈簧疲勞度。 有利地是，所述裝置進(jìn)一步適于計算回彈速度對到達(dá)速度的商，每個商在錘與外 殼之間的同一相對位置處獲得。有利地是，活塞具有基本等于錘的質(zhì)量的質(zhì)量。這個測量的優(yōu)點是一舉兩得。一 方面，這些質(zhì)量的相等確保錘與活塞之間的完全能量傳遞并因此提高儀器的準(zhǔn)確度。尤其 是，撞擊使錘基本停止，同時其全部動能被傳遞給活塞。在錘基本靜止的同時，活塞打擊固 體并彈回以將其全部剩余能量傳遞回活塞。與此對照，在現(xiàn)有技術(shù)的儀器中，錘一般比活塞 更重。因此，傳遞給活塞的能量更小，而且撞擊之后錘達(dá)不到停止而是試圖打擊活塞數(shù)次， 因此使測量不可預(yù)測。另外，僅活塞的部分能量被傳遞回錘，因而降低了設(shè)備的靈敏度。最 終，使用比現(xiàn)有技術(shù)的儀器更輕的錘能夠使其加速到更高速度，由此降低重力影響其動作 的時間跨度并進(jìn)一步提高儀器的準(zhǔn)確度。撞擊速度/能量的減小的變化有助于確保撞擊能 量處于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的容許范圍內(nèi)。同樣，所述儀器具有更小的整體質(zhì)量。本發(fā)明尤其適于測量混凝土耐壓強度。本發(fā)明涉及一種儀器以及一種方法。尤其是，要注意與所述裝置有關(guān)的權(quán)利要求 的特征相關(guān)的任何方法都可以闡述為與所述方法有關(guān)的權(quán)利要求，反之亦然。


當(dāng)對下面本發(fā)明的詳細(xì)描述進(jìn)行考慮時將會更好地理解本發(fā)明和不同于如上所 述的目的。這種描述要參考附圖，其中圖1示出配備有線性電位計的第一現(xiàn)有技術(shù)的儀器，圖2是配備有錘的第二現(xiàn)有技術(shù)的儀器，錘在其整個長度上具有反射模式 (pattern)，圖3示出現(xiàn)有技術(shù)的施密特錘的轉(zhuǎn)換曲線的圖，圖4是裝置的優(yōu)選實施例的關(guān)鍵組件的透視圖，圖5示出用于處理來自光學(xué)檢測器的信號的電路，圖6是設(shè)備的分解圖，圖7是傳感器檢測到的采樣波形，和圖8示出“Q”因子到耐壓強度的轉(zhuǎn)換圖。
具體實施例方式
圖4示出撞擊時設(shè)備的有利實施例的相關(guān)部件。出于簡化的目的已將外殼省略 (圖6示出完整的錘單元)。我們注意到錘3，錘3在導(dǎo)桿4上沿著軸A行進(jìn)并沖擊被撞擊 彈簧6牽引的活塞5，而撞擊彈簧6用做驅(qū)動機構(gòu)以便面向活塞5來驅(qū)動錘3。這些部件實 質(zhì)上等同于例如US 5 176 026中描述的典型實施方式。不過，現(xiàn)在減小錘3的質(zhì)量以匹配 活塞的質(zhì)量。這是為了確保在錘朝著活塞行進(jìn)和返回時從活塞到錘的一次打擊中將錘的能 量傳遞給活塞。在典型單元中存在隨機數(shù)量的多次接觸，由此損失了一部分能量。已經(jīng)在 上面描述了這個設(shè)計的進(jìn)一步優(yōu)點。
注意到撞擊彈簧6與現(xiàn)有技術(shù)的儀器中的一樣；其特征是彈簧常數(shù)為0. 79N/mm并 被拉伸到75mm，產(chǎn)生的撞擊能量為E = 2. 22Nm。錘3僅重115克，因此它以更高速度行進(jìn)。V = sqrt(2XE/m) = 6. 21m/s。因此 行進(jìn)時間減小，重力使錘加速或減速的影響也同樣地減小。為了測量錘3的速度，錘3配備有梯形切口的許多圓周的肋部(rib) 11，肋部11在 錘3的圓柱形外表面上形成突出部。將這些肋部定位成在經(jīng)過時，這些肋部遮斷雙重光柵 (dual light barrier) 12的光束。將光束定向成與錘3正切。雙重光柵12包含紅外光源13和雙重光檢測器14，雙重光檢測器14具有兩個Imm2 的傳感器區(qū)域并被布置成在錘3經(jīng)過且錘3的肋部11處在光柵12的位置時使每個光檢測 器14被交替照射或遮蔽。如圖5所示，將兩個傳感器區(qū)域的輸出連接到差分放大器16(TIINA321)。將差分 放大器16的輸出連接到控制單元24 (Tl MSP430G)的A/D端口，其中控制單元24布置在設(shè) 備內(nèi)的印刷電路板17上。注意編碼器的固定部分，也就是光柵12如何同樣直接位于電路板17上。電路板 17進(jìn)一步載有所有其它電子組件，尤其是點陣顯示器18，點陣顯示器18帶有其控制器23、 電池22和用于控制該單元的單按鈕19。還將兩個軸加速計20布置在電路板17上。軸加速計20服務(wù)于多項任務(wù)。軸加 速計20在測量階段監(jiān)視外殼的加速度并提供對其運動的補償。軸加速計20還檢測傾斜角 度并可對被測參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。其還被進(jìn)一步使用來替代光標(biāo)鍵用以翻滾(移動)、交換或定位顯示器18上顯示 的文字和符號。尤其是，軸加速計20可檢測設(shè)備的哪側(cè)在上和哪側(cè)在下，并基于此來轉(zhuǎn)動 顯示器中的文字，以便獲得最佳可讀性。當(dāng)使用者在限定的方向上傾斜顯示器時，軸加速計 20還可使文本上顯示的長文本或圖像沿著顯示器翻滾或移動。提供USB連接器21來給電池充電并使單元與例如PC的外設(shè)接口。圖6示出當(dāng)前設(shè)計怎樣將整個單元封裝到外殼7中，外殼7完全密封整個單元以 防止灰塵和潮濕。圖7示出由控制單元24的12位A/D轉(zhuǎn)換器采樣的典型信號，圖中錘與活塞之間 撞擊的大約瞬間(instant)用線X表示。如圖所見，在撞擊之前和錘的回彈期間檢測到一系列信號振蕩。這些振蕩的頻率 或周期表示錘的速度。在當(dāng)前實施例中，在撞擊之前至少檢測兩次絕對速度，并且在回彈期間至少檢測 兩次絕對速度。通過計算信號的零相交(zerocrossings)和通過計算連續(xù)上升或下降的零 相交之間的距離來測量速度。在圖7的示例中，在撞擊之前，從時間段Ini和從時間段Ipi計算不同時刻的至少第 一和第二平均到達(dá)速度，時間段Ini在最后兩個下降的零相交之間，時間段Ipi在最后兩個上 升的零相交之間。同樣，在回彈期間，從時間段Rpi和時間段Rni計算不同時刻的第一和第二 平均回彈速度，時間段Rpi在開始的兩個上升的零相交之間，時間段Rni在開始的兩個下降的 零相交之間。在圖7中用點指示的來自放大器16的信號的采樣率相對于待分析的波形而言是比較低的。為了獲得足夠的分辨率，通過在零線Z任一側(cè)上的兩個樣本之間線性插值來獲 得零相交的精確發(fā)生。光遮斷器檢測到的波形其實是對稱的。右側(cè)因為到達(dá)/回彈速度的因素而被伸展。不過，仔細(xì)觀察可看出，作為摩擦力、重力和彈簧反作用力的結(jié)果，當(dāng)波形從撞擊點X進(jìn)一步移開時速度減小。因此，有利地是，通過成對地除靠近撞擊點的相應(yīng)時間段，我們確定回彈速度對到 達(dá)速度的商，“Q”因子。通過用在錘的相同部分上測量的回彈速度和撞擊速度來除而最佳 執(zhí)行成對地除。即，從時間段Rpi獲得的第一回彈速度Vri被從時間段Ini獲得的第一到達(dá) 速度Vil除，來計算第一 Q因子Q1 = 100X (IN1/RP1)，因為Vri和Vil都是在錘3的同一肋部 11上測量的。因此，將消除由于灰塵或肋部的機械缺陷導(dǎo)致的誤差。同樣，從時間段Rni獲 得的第二回彈速度Vrt被從時間段Ipi獲得的第二到達(dá)速度Vi2除，來計算第二 Q因子Q2 = 100X(Ip1/Rn1)o將用于計算固體耐壓強度的最終的Q因子計算成平均值Q= (QJQ2)/2。可以使用統(tǒng)計學(xué)來平均或處理更多商，但必須考慮到，由于摩擦力、重力和彈簧力 的緣故，隨著樣本進(jìn)一步離開撞擊時刻，速度將改變。另一方面，回彈速度的減小可被評估并用于警告使用者系統(tǒng)中存在過大摩擦?？蓪ⅰ癚”因子視為“真正的”回彈系數(shù)，因為它實質(zhì)上不受上述副作用(side effect)的影響。本發(fā)明的方法因此不為評估混凝土耐壓強度設(shè)置新標(biāo)準(zhǔn)，但將對延伸的范 圍產(chǎn)生更可靠的結(jié)果。到達(dá)速度可進(jìn)一步用于驗證由國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的撞擊能量為2. 207Nm士6%。通常E= 0. 5X0. 115kgX (6. 21m/s)2 = 2. 22Nm。由于錘的質(zhì)量是常數(shù)，因此監(jiān)視撞擊能量基本上相當(dāng)于對到達(dá)速度與到達(dá)速度的 允許的范圍進(jìn)行比較(或等價地，對諸如Ini或Ipi的圖7的到達(dá)信號軌跡的時間段之一與 允許的時間范圍進(jìn)行比較)。如果到達(dá)速度未落入允許的范圍內(nèi)，則設(shè)備可發(fā)出警告。通過 讀取加速計輸出，設(shè)備可區(qū)分到達(dá)速度的哪部分是由重力引起的，哪部分是由驅(qū)動機構(gòu)引 起的。(此時讀取者可看到與使用反射性光學(xué)方案的現(xiàn)有技術(shù)US5，176,026(Leeb, Brunner)之間的重要差異，現(xiàn)有技術(shù)是評估錘的回彈行程而非其速度，不管回彈速度對到 達(dá)速度的商)。Q因子是表示固體耐壓強度的參數(shù)。可通過執(zhí)行大量的實驗室和現(xiàn)場測試而將Q 因子轉(zhuǎn)換到象N/mm2這樣的物理單位，利用發(fā)明的設(shè)備對150X 150X 150mm的測量立方體 進(jìn)行評估并隨后借助于壓力將其壓碎(crush)。在圖8中給出一幅圖，示出耐壓強度與“Q”因子之間的關(guān)系。注意到對于被測表 面的所有可能的角度方向僅存在一條轉(zhuǎn)換曲線。出于上述原因，該曲線與可應(yīng)用于機械施 密特錘的曲線類似。(作為粗略的近似，可設(shè)置Q RX 1.12)?！癚”的范圍適應(yīng)耐壓強度 的寬范圍，從5至150N/mm和更大?？蓪⒚枋鰣D8曲線的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲到當(dāng)前設(shè)備的控制單元中，由此能夠?qū)⒈粶y “Q”因子轉(zhuǎn)換成立方體的耐壓強度。在已經(jīng)計算了足夠數(shù)量的“Q”因子的平均值之后，完成 了耐壓強度的轉(zhuǎn)換。
可在顯示器18上將測量結(jié)果顯示成條(bar)的形式和/或數(shù)字。結(jié)果可以例如是“Q”因子，通過圖8曲線獲得的立方體的耐壓強度，或描述被測材料強度的任何其它適當(dāng) 的值。如從圖4可看到的那樣，還如從圖7中信號得出的那樣，將突出部或肋部11布置 成使它們在撞擊時位于光柵12的范圍內(nèi)，這允許在撞擊之前、和恰在回彈動作開始時立刻 測量到達(dá)速度和回彈速度。因此，被測速度以最適宜的方式表示在撞擊期間的情形，并且不 會由于摩擦力、重力或彈簧6對錘3的反作用而被錯誤描述。如上所述，在當(dāng)前設(shè)備中提供加速計20。加速計20的輸出信號被控制單元用來修 正被測參數(shù)。有利地是，加速計20應(yīng)該至少能夠測量沿著軸A的加速度，這能夠評估重力和設(shè) 備外殼的突然動作對錘的運動的影響，并能夠修正被測結(jié)果。尤其是，如果加速計20測量一個常數(shù)，在錘動作的測量期間(S卩，在釋放錘與上述 示例中的時間段Ipi和Rni之間的時間跨度期間)沿著軸A的非零加速度，則假設(shè)在測量期 間外殼未被加速，但不變的重力分量正在影響錘3的動作。在這種情況下，不需要修正到達(dá) 速度Vil和Vi2以及回彈速度Vrl和Vr20如果沿著軸A測量并非常數(shù)的很大的加速度，則可將同樣的情況分解成表示重力 的常數(shù)貢獻(xiàn)和表示外殼加速度的非常數(shù)貢獻(xiàn)。常數(shù)加速度歸因于重力，同時在測量到達(dá)速 度和回彈速度時可結(jié)合非常數(shù)加速度分量來計算外殼的速度，并且可從同樣的情況中加上 /減去非常數(shù)加速度分量，從而
<formula>formula see original document page 9</formula>
這里k = 1. . . N，而N是撞擊之前和之后速度測量的次數(shù)(對于上述示例而言N = 2)，V’表示被修正的速度測量，trk是測量vA與釋放錘之間的時間跨度，tik是測量Vik與釋 放錘之間的時間跨度，而a是沿著軸A的被測加速度。撞擊的時刻以及撞擊期間錘的能量依賴于活塞在那一時刻的位置。尤其是，必須 注意到在導(dǎo)桿4與活塞5之間布置了一個小彈簧(在圖1的現(xiàn)有技術(shù)的實施例中用附圖標(biāo) 記10表示)用于在撞擊期間使活塞5與導(dǎo)桿4分開。依據(jù)使用者多么用力地向被測固體 壓下儀器，彈簧的長度會變化，而因此活塞5的撞擊位置會變化(因為導(dǎo)桿4固定連接于外 殼7)。例如，如果使用者向固體用力地壓下設(shè)備，則活塞將更深地停留在儀器內(nèi)，并且用于 加速錘3的路徑長度將比使用者向固體不用力地壓下設(shè)備的情況更短。可從撞擊X之前和之后圖7的第一個和最后一個信號振蕩的位置得到撞擊期間活 塞的位置。在圖7的示例中，撞擊X之前最后一個下降的零交叉與撞擊之后第一個上升的 零交叉之間的時間間隔At依賴于撞擊期間活塞5的位置。這個時間間隔At相當(dāng)于撞擊 之前肋部11的最后邊緣經(jīng)過傳感器13的時刻、與回彈期間同一邊緣經(jīng)過傳感器13的時刻 之間的時間跨度。除了肋部邊緣之外，錘上的任何其它可檢測的標(biāo)志都可用于這個測量。在有利的實施例中，利用儀器對于不同的活塞位置針對已知耐壓強度的樣本執(zhí)行 參考測量。對于每個測量，記錄時間間隔At和被測參數(shù)對參數(shù)修正值的偏離。這能夠建立啟發(fā)式校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，啟發(fā)式校準(zhǔn)數(shù)據(jù)描述怎樣將被測參數(shù)值修正為時間段At的函數(shù)。將這個校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在控制單元24中。所述設(shè)備具有許多優(yōu)點。尤其是，它準(zhǔn)確地記錄了表示耐壓強度的參數(shù)而不需要 修正裝置的角度傾斜。它以非接觸的方式在撞擊之前和之后立刻準(zhǔn)確地測量錘的速度，由 此產(chǎn)生結(jié)果，該結(jié)果基本不受重力和摩擦力以及回彈期間彈簧6的反作用的影響。它為高 于和低于目前可得到的值，例如5至150N/mm2的耐壓強度的范圍產(chǎn)生可靠的結(jié)果。它提供 顯示，其特征是正好在單元上的使用者友好的讀數(shù)。另外，該設(shè)備易于裝配、校準(zhǔn)和服務(wù)。雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例，但顯然要明白，本發(fā)明不限于 此，多種具體和實際的實施例都在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于無損測量固體尤其是混凝土的耐壓強度的裝置，包含活塞(5)，其能夠沿著軸(A)移動并具有用于探測固體的前端，錘(3)，其能夠沿著所述軸(A)移動以便向所述活塞(5)撞擊，驅(qū)動機構(gòu)(6)，用于向所述活塞(5)驅(qū)動所述錘(3)，由此使所述活塞(5)向所述固體撞擊并產(chǎn)生所述錘(3)的回彈，傳感器(12)，其在所述回彈期間的不同時刻測量所述錘(3)的至少兩個回彈速度，和控制單元(24)，其依賴所述至少兩個回彈速度而計算表示所述固體的耐壓強度的參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述傳感器(13)進(jìn)一步適于在向所述活塞(5)撞擊 之前測量所述錘(3)的至少一個到達(dá)速度，并且其中所述控制單元(24)適于依賴于所述至 少一個到達(dá)速度而計算所述參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述控制單元(24)進(jìn)一步適于對所述到達(dá)速度與到 達(dá)速度的允許范圍進(jìn)行比較，而如果所述到達(dá)速度未落入所述到達(dá)速度的允許范圍內(nèi)則產(chǎn) 生警告。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述控制單元(24)適于產(chǎn)生所述到達(dá)速度與至少一 個所述回彈速度之間的商(Q)。
5.如任何一項上述權(quán)利要求所述的裝置，其中所述傳感器(13)進(jìn)一步適于在撞擊之 前的不同時刻測量所述錘(3)的至少兩個到達(dá)速度，并且其中所述控制單元(24)適于依賴 于所述至少兩個到達(dá)速度而計算所述參數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述傳感器(13)適于在所述活塞(5)的第一部分經(jīng) 過所述傳感器(13)時測量至少第一到達(dá)速度和第一回彈速度，在所述活塞(5)的第二部分 經(jīng)過所述傳感器(13)時測量至少第二到達(dá)速度和第二回彈速度，并且其中所述控制單元 (24)適于計算至少所述第一回彈速度與撞擊速度的第一比率(Q1)、以及所述第二回彈速度 與撞擊速度的第二比率(Q2)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述控制單元(24)適于計算所述比率(QnQ2)的平 均值。
8.如任何一項上述權(quán)利要求所述的裝置，其中所述活塞(5)具有基本等于所述錘(3) 的質(zhì)量的質(zhì)量。
9.如任何一項上述權(quán)利要求所述的裝置，進(jìn)一步包含至少一個加速計(20)，其中所述 控制單元(24)適于依賴于所述加速計產(chǎn)生的信號而修正所述參數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述加速計(20)適于沿著所述軸(A)測量加速度。
11.如權(quán)利要求9或10的任何一項所述的裝置，進(jìn)一步包含用于顯示至少所述參數(shù)的 顯示器(18)，其中所述裝置適于依賴于所述加速計(20)測量的所述裝置的方向而定向和/ 或移動被顯示文字。
12.如任何一項上述權(quán)利要求所述的裝置，其中所述控制單元(24)適于測量所述錘 (3)向所述活塞(5)的撞擊位置，并在計算所述參數(shù)時使用所述撞擊位置。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述傳感器(13)適于檢測所述活塞(5)上第一標(biāo) 記的經(jīng)過，其中所述控制單元(24)適于從第一標(biāo)記在撞擊之前和回彈期間的經(jīng)過之間經(jīng) 歷的時間間隔(ΔΤ)來測量所述撞擊位置。
14.如任何一項上述權(quán)利要求所述的裝置，包含所述錘(3)表面上的多個突出部(11)， 并且其中所述傳感器(13)包含產(chǎn)生至少一束光的光柵，所述至少一束光被所述突出部遮 斷。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述傳感器(13)包含至少兩個光檢測器(14)和 一個放大器電路(16)，隨后所述光檢測器(14)在所述錘(3)經(jīng)過期間被所述突出部(13) 遮蔽，所述放大器電路(16)測量來自所述兩個光檢測器(14)的信號的差異。
16.如權(quán)利要求14或15的任何一項所述的裝置，其中所述突出部(11)圍繞所述錘(3) 的圓柱形外表面延伸。
17.如權(quán)利要求14至16的任何一項所述的裝置，其中所述突出部(11)被定位成在所 述撞擊的時刻位于所述光柵的范圍內(nèi)。
18.一種用于無損測量固體尤其是混凝土的耐壓強度的方法，所述方法包含將活塞(5)的前端向該固體放置，移動能夠沿著軸(A)移動的錘(3)以便向所述活塞(5)撞擊，由此產(chǎn)生所述錘(3)的 回彈，在所述回彈期間的不同時刻測量所述錘(3)的至少兩個回彈速度，和使用所述至少兩個回彈速度計算表示所述固體的耐壓強度的參數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中測量向所述活塞(5)撞擊之前所述錘(3)的至少 一個到達(dá)速度，并且其中所述到達(dá)速度用于計算所述參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無損測量固體耐壓強度的方法和裝置。描述了通過回彈確定固體的耐壓強度的裝置和方法。該方法和裝置具有對誤差源，即，重力、內(nèi)部摩擦力和操作者干涉(不穩(wěn)固地保持儀器)而言減小的靈敏度。通過不接觸地測量撞擊之前和之后立刻記錄的回彈速度對到達(dá)速度的商來獲得改進(jìn)。錘(3)與活塞(5)的質(zhì)量匹配產(chǎn)生更高的效率、撞擊能量的更小的角度變化和更輕的重量。本發(fā)明的更多好處是測量范圍的延伸和機械調(diào)節(jié)、校準(zhǔn)和維護(hù)的簡化。
文檔編號G01N3/52GK101802585SQ200780100723
公開日2010年8月11日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者馬爾科·布蘭德斯蒂尼 申請人:馬爾科·布蘭德斯蒂尼