專利名稱：便攜式墻體空鼓自動檢測儀的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種墻體空鼓檢測設備，尤其是涉及一種便攜式墻體空鼓自動檢測儀。
背景技術(shù)：
建筑墻體中空鼓的存在將造成墻面/飾面與主墻體的粘合失效，嚴重影響墻體整體強度以 及地面裝修和飾面施工的質(zhì)量，導致滲漏，甚至造成墻面/飾面瓷磚的脫落。因此，空鼓的檢 測是商品房質(zhì)量檢測與維護的重要環(huán)節(jié)(1、《建筑地面工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50209— 2002)，建設部；2、《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50210-2001)，建設部)，但由于 目前檢測墻體空鼓的主要方法普遍采用人工敲擊法，因此存在主觀隨意性大和準確率低等問 題(3、王慶泰，防止外墻鑲貼面磚空鼓脫落的措施，施工技術(shù)，1995(1),37; 4、陸凱安，釉 面磚飾面層空鼓與脫落的原因及防治，新型建筑材料，1999(12),24-25)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有檢測墻體空鼓主要依靠人工敲擊，缺乏檢測設備等問題，提 供一種準確性高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的便攜式墻體空鼓自動檢測儀。 本發(fā)明的技術(shù)方案是利用敲擊聲信號進行空鼓自動檢測。
本發(fā)明設有自動敲擊裝置、麥克風、信號處理電路、按鍵輸入電路、單片機、結(jié)果輸出 電路和電源，自動敲擊裝置設有敲擊頭、電磁鐵、繼電器，敲擊頭連桿套入電磁鐵鐵芯，電 磁鐵兩端分別與繼電器和電源一端連接，電源另一端接繼電器，信號處理電路輸入端接麥克 風的音頻信號輸出端，信號處理電路輸出端接單片機的脈沖寬度檢測信號輸入端，按鍵輸入 電路輸出端接單片機輸入端口，結(jié)果輸出電路的輸入端接單片機的脈沖寬度檢測結(jié)果輸出端。 單片機的敲擊頭敲擊控制信號輸出端接繼電器。
信號處理電路可設有放大電路、帶通濾波電路、包絡檢波電路和門限比較電路，放大電 路輸入端接麥克風的音頻信號輸出端，放大電路輸出端經(jīng)帶通濾波電路接包絡檢波電路輸入 端，包絡檢波電路輸出端接門限比較電路輸入端，門限比較電路輸出端接單片機的脈沖寬度 檢測信號輸入端。
自動敲擊裝置上設有麥克風固定支架，用于固定麥克風。
本發(fā)明的空鼓檢測原理是敲擊過程中激發(fā)的敲擊聲信號包含了敲擊頭和被敲擊墻體振動發(fā)出的聲音，墻體空鼓的存在將改變敲擊聲中不同部分的能量分布。對健康墻體，敲擊能 量絕大部分轉(zhuǎn)化為敲擊頭的自由振動，產(chǎn)生強烈的以敲擊頭固有頻率為中心頻率的窄帶信號； 而被敲擊墻體振動僅產(chǎn)生微弱的聲音。對空鼓墻體，絕大部分敲擊能量轉(zhuǎn)化為空鼓墻體的彎 曲模式振動，產(chǎn)生強烈的寬帶聲信號，敲擊頭自由振動產(chǎn)生的窄帶聲信號微弱。因此，本發(fā) 明通過檢測敲擊聲信號中具有窄帶特性的敲擊頭自由振動信號的強度來判斷墻體是否存在空 鼓。
自動敲擊裝置的核心是單片機通過繼電器控制電磁鐵推動一個敲擊頭(例如鋼球)，敲擊 裝置為聲信號處理提供重復性好、穩(wěn)定的敲擊聲源。信號處理電路是本發(fā)明的關(guān)鍵，其特點 在于采用簡單可靠的電路設計進行聲信號的特征提取，檢測敲擊過程中敲擊頭產(chǎn)生的自由振
動信號的強度，具體工作原理為固定在自動敲擊裝置上的有線麥克風采集敲擊聲信號，經(jīng) 過放大、帶通濾波(濾波器中心頻率設在敲擊小球振動的固有頻率上)后進行包絡檢波、門 限檢測(門限檢測所得脈沖的寬度代表了敲擊聲信號中小球自由振動的強度)，門限檢測的輸 出送入單片機進行脈寬檢測，根據(jù)寬度檢測結(jié)果判斷是否存在空鼓并輸出檢測結(jié)果。因此本
發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點-
1. 自動檢測，無需依賴操作者的主觀判斷；
2. 結(jié)構(gòu)簡單、成本低；
3. 便攜式，使用方便、可靠。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例的電磁鐵與敲擊頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖2的左視圖。
圖4為本發(fā)明實施例的電磁鐵與敲擊頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實施例的自動敲擊裝置、麥克風固定支架和麥克風的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例的放大電路和帶通濾波電路組成原理圖。
圖7為本發(fā)明實施例的包絡檢波電路組成原理圖。
圖8為本發(fā)明實施例的單片機脈寬檢測電路和按鍵輸入、報警輸出電路組成原理圖。
具體實施例方式
參見圖1 5，本發(fā)明設有自動敲擊裝置(自動敲擊裝置設有敲擊頭1、電磁鐵2和繼電 器3)、麥克風4、信號處理電路(信號處理電路設有放大電路5、帶通濾波電路6、包絡檢波 電路7和門限比較電路8)、按鍵輸入電路9、單片機IO、結(jié)果輸出電路11和電源12。敲擊頭1連桿套入電磁鐵2鐵芯，電磁鐵2兩端分別與繼電器3和電源12—端連接，電源12另 一端接繼電器3，放大電路5輸入端接麥克風4的音頻信號輸出端，放大電路5輸出端經(jīng)帶 通濾波電路6接包絡檢波電路7輸入端，包絡檢波電路7輸出端接門限比較電路8輸入端， 門限比較電路8輸出端接單片機10的脈沖寬度檢測信號輸入端。按鍵輸入電路9輸出端接單 片機10，結(jié)果輸出電路11的輸入端接單片機10的脈沖寬度檢測結(jié)果輸出端，單片機10的 敲擊頭敲擊控制信號輸出端接繼電器3。按鍵輸入電路9由按鍵板(兩端分別接地和+5v)直 接接入單片機端口，作用在于通過操作人員按鍵觸發(fā)單片機控制自動敲擊裝置動作。 自動敲擊裝置上設有用于固定麥克風4的麥克風固定支架19。
敲擊頭1可采用市場上普通的鋼質(zhì)小球，沿小球軸線上鉆孔后套入電磁鐵動鐵芯并焊牢。 小球的直徑采用①6mm。
電磁鐵2采用市場上普通的配復位彈簧電磁鐵，由外殼13、定鐵芯14、復位彈簧15、 動鐵芯16、線圈17及導線18等部分組成，線圈17通過導線18通電后，動鐵芯16產(chǎn)生軸 向直線運動，推動所連接的敲擊小球1進行敲擊，線圈17掉電后復位彈簧15作用將動鐵芯 16恢復回原始位置。
麥克風4采用市場上的普通有線麥克風，例如廣州天拓麥克制造有限公司的動圈式有線 麥克風系列MD-890型，頻率范圍50—16kHz;靈敏度-53dB±3dB;輸出阻抗600歐姆±30%;指向性心型。
麥克風固定支架19的作用提供一個固定電磁鐵敲擊系統(tǒng)及麥克風的支架。在實施例中的 麥克風固定支架19由4塊鐵質(zhì)側(cè)板焊接而成的口字型固定框架及用作支撐的4根鐵桿組成， 口字型固定框架用于固定電磁鐵2及麥克風4， 4根鐵桿分別焊接在框架的4塊側(cè)板底部作為 支撐腳，框架的一個側(cè)板上鉆2個螺栓固定孔，以便使用螺栓將電磁鐵固定于框架內(nèi)，鉆孔 和電磁鐵固定的位置以使電磁鐵通電驅(qū)動敲擊小球1時，小球1恰好可以敲擊到支架的支撐 面為準；框架的另一面?zhèn)劝迳侠寐菟ü潭ㄒ粋€塑料環(huán)型麥克風固定套20，將麥克風4的話 筒頭21朝下套入固定套后用螺栓即可固定麥克風，并調(diào)整麥克風的固定位置使話筒頭盡量靠 近敲擊小球的位置。
在實施例中，單片機選用型號為AT89C2051Flash的單片機，信號前置放大選用TL084 集成運算放大器，帶通濾波器選用TL084集成運算放大器構(gòu)成的雙二階帶通濾波器，比較器 采用LM311，系統(tǒng)由電池供電。
參見圖6，敲擊聲信號經(jīng)麥克風(在圖6中麥克風代號為MIC)后送入運放T1A構(gòu)成的 反向放大10倍電路，再經(jīng)過由運放T1B、 T1C、 T1D構(gòu)成的中心頻率9KHZ， Q值為10的雙二階帶通濾波器電路進行帶通濾波。
參見圖7，帶通濾波后的信號經(jīng)過運放T2C構(gòu)成的跟隨器電路后送入二極管Dl、 D2、 D3及運放T2A、 T2B、 T2D組成的包絡檢波電路檢出信號包絡。
參見圖8，單片機AT89C2051的p1.3接按鍵板SI ， P1.4接固態(tài)繼電器SSR， pl.5,pl.6,p1.7 則分別接不同顏色的發(fā)光二級管D6 (黃色)、D5 (綠色)、D4 (紅色)表示檢測結(jié)果對應的 墻體空鼓狀態(tài)。包絡檢波電路檢出的信號包絡送入比較器Ul與通過可變電位器獲取的可調(diào) 門限電壓做比較，比較器輸出經(jīng)過一級非門S1D進行整形后得到的脈沖送入單片機 AT89C2051的p3.2進行脈沖寬度檢測。
檢測所得脈寬反應了敲擊聲信號中小球自由振動的強度，通過與設定的脈寬閾值進行比 較可以進行墻體質(zhì)量的檢測和報警輸出若脈寬在3 9ms之間，則表明墻體無空鼓，單片 機通過pl.6點亮綠色發(fā)光二極管D5;若脈寬小于3ms，則表明墻體中存在空鼓，單片機通 過pl.7點亮紅色發(fā)光二極管D4;若脈寬大于9ms，則表明敲擊過程可能不正常，需重新檢 測，單片機通過pl.5點亮黃色發(fā)光二極管D6。
按鍵輸入部分工作原理為單片機檢測到按鍵板S1按下后，pl.4腳送出一個脈寬0.2ms 的脈沖使固態(tài)繼電器SSR導通，電磁鐵驅(qū)動敲擊球進行一次敲擊。
以下給出單片機程序
STRAT:
MOV TM0D，湘9H;設置計時器工作方式 MOVA，弁08H;設置p1.3為輸入口 M0VP1,A Ll:
JNB P1.3,L2;等待按鍵，消除抖動
SJMP Ll
L2:
LCA1X DELAY1;延時2ms
JBP1.3,L3
SJMP U
U:
SETB P1.4 ;輸出0.2ms脈沖 LCAIX DELAY2;CPLP1.4MOV TH0,糾0H;T0置數(shù) MOV TL0，#00HMOVTH1,#OB1H;T1置數(shù)20ms溢出MOV TL1,艦0HMOV R0，#70HSETB TR1L4:JNBP3.2，L5;判斷是否接收到 SETBTRO ;計時脈沖寬度 JBP3.2,$ CLR TROMOV@R0,TH0;保存數(shù)據(jù) INCROMOV @R0,TL0MOVA,71HCLRCSUBBA，#28H;判斷是否大于9msMOVA，70HSUBBA,#23HJNCREUCLRCMOVA，71HSUBB A,#B8H ;判斷是否大于3ms MOVA，70H SUBB A,弁OBH JNC REI2SETBP1.7;小于3ms，紅燈亮，說明墻體存在空鼓DELAY3CPLP1.7AJMP START REL2:SETBP1.6 ;大于3ms,綠燈亮，說明墻體無空鼓DELAY3CPLP1.6AJMP STARTREU:SETBP1.5 ;大于9ms，黃燈亮，說明敲擊不正常、需重新檢測DELAY3CPLP1.5AJMP STARTL5:JBCTF1,START;計時時間大于20ms，重新啟動工作 SJMP L4注單片機工作時鐘頻率設置為12MHz DELAY1:延時2ms子程序. DELAY2:延時0.2ms子程序 DE1AY3:延時10ms子程序。
權(quán)利要求
1.便攜式墻體空鼓自動檢測儀，其特征在于設有自動敲擊裝置、麥克風、信號處理電路、按鍵輸入電路、單片機、結(jié)果輸出電路和電源，自動敲擊裝置設有敲擊頭、電磁鐵、繼電器，敲擊頭連桿套入電磁鐵鐵芯，電磁鐵兩端分別與繼電器和電源一端連接，電源另一端接繼電器，信號處理電路輸入端接麥克風的音頻信號輸出端，信號處理電路輸出端接單片機的脈沖寬度檢測信號輸入端，按鍵輸入電路輸出端接單片機，結(jié)果輸出電路的輸入端接單片機的脈沖寬度檢測結(jié)果輸出端，單片機的敲擊頭敲擊控制信號輸出端接繼電器。
2. 如權(quán)利要求l所述的便攜式墻體空鼓自動檢測儀，其特征在于信號處理電路設有放大 電路、帶通濾波電路、包絡檢波電路和門限比較電路，放大電路輸入端接麥克風的音頻信號 輸出端，放大電路輸出端經(jīng)帶通濾波電路接包絡檢波電路輸入端，包絡檢波電路輸出端接門 限比較電路輸入端，門限比較電路輸出端接單片機的脈沖寬度檢測信號輸入端。
3. 如權(quán)利要求l所述的便攜式墻體空鼓自動檢測儀，其特征在于自動敲擊裝置上設有麥 克風固定支架。
全文摘要
便攜式墻體空鼓自動檢測儀，涉及一種墻體空鼓檢測設備，尤其是涉及一種便攜式墻體空鼓自動檢測儀。提供一種準確性高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的便攜式墻體空鼓自動檢測儀。設有自動敲擊裝置、麥克風、信號處理電路、按鍵輸入電路、單片機、結(jié)果輸出電路和電源，自動敲擊裝置設有敲擊頭、電磁鐵、繼電器，敲擊頭連桿套入電磁鐵鐵芯，電磁鐵兩端分別與繼電器和電源一端連接，電源另一端接繼電器，信號處理電路輸入端接麥克風的音頻信號輸出端，信號處理電路輸出端接單片機的脈沖寬度檢測信號輸入端，按鍵輸入電路輸出端接單片機輸入端口，結(jié)果輸出電路的輸入端接單片機的脈沖寬度檢測結(jié)果輸出端。單片機的敲擊頭敲擊控制信號輸出端接繼電器。
文檔編號G01N29/34GK101246146SQ20081007071
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者峰 童, 許肖梅, 顏國雄 申請人:廈門大學