探究混凝土检测的高科技化

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1主要系统介绍

振捣轨迹采集子系统振捣轨迹（x，y，z）采集子系统由基准站／移动站卫星接收机、基准站电台／电台天线、CPCS天线、十字把手套管及单片机等仪器设备组成．其中卫星接收机可接收卫星信号并实时解算轨迹坐标数据，由电池供电，最长工作时间可达10h．电台用于将基准站接收机解算的差分数据发送给移动站接收机，由蓄电池供电，功率1～28W，可根据数据传输距离设置．振捣时间采集子系统振捣时间采集子系统由特制分离式电极装置和单片机组成．其中电极装置一端为内嵌细小铜棒电极的尼龙条，并黏接于振捣棒棒头，另一端为电源插头与单片机连接．该系统在振捣时可实时采集电极电位值，并将数据传送给单片机．单片机数据处理子系统子系统由单片机、液晶屏、数传线、电台及终端计算机等组成．其中单片机通过数传线采集振捣时间和振捣轨迹2种数据格式，然后进行过滤、整合，并通过电台发送给终端计算机．液晶屏可实时显示振捣状态，方便振捣施工人员查看．振捣状态实时显示和评价软件子系统计算机通过电台接收单片机传来的四维振捣坐标数据（x，y，z，t）并将其存入数据库．图形处理软件根据振捣参数要求，判断出相应区域的混凝土振捣效果，并将各区域振捣效果以图形方式显示．系统框图．

2上位机软件

将空间浇注体根据数据点离散为若干个小空间圆柱体，以振捣数据点位置作为圆心，振捣棒有效作用半径（依据混凝土流变参数特征和振捣棒规格型号，确定5～10倍的振捣棒直径）作为振捣影响范围，振捣棒长作为柱高，填充振捣区域；识别数据库中振捣边界数据，建立振捣区域；再将数据库中其他有效数据，利用数据与边界数据之间相应的位置进行计算对比，在振捣区域中标示出振捣数据点位置；根据振捣棒工作轨迹，计算振捣区域时间叠加，根据施工规范确定的振捣时间要求，判断振捣区域效果：低于阈值为欠振，高于阈值为过振，空白区域则为漏振；以不同颜色和尺度方式显示欠振／漏振／过振区域．

3下位机软件

数据接收，即负责将CPCS设备测量获得的振捣轨迹数据（包括振捣边界数据）通过数传线，经串口接收至单片机进行处理；数据测定采集，即根据固定在振捣棒上电极装置以及单片机测定获取振捣时间数据x采集电路主要由阴阳电极、供电线路和采集信号电路等3个部分组成．电路中电位器与电极串联，Signalout信号输出电位器电压值．为确保电极在接触水泥浆前后产生可辨信号输出极差，经不同配比混凝土试验确定电位器阻值为29kΩ，此时电压差值可达1568～2156mV，可准确判定振捣状态．具体原理为：当电极两端插入混凝土后，电极间阻抗发生变化，导致电位器与电极间产生电压变化，通过检测比较Signalout信号与插拔混凝土采样电压的差值关系，判定振捣棒与混凝土接触与否．其中，电路输入电压为5V，单片机内采用8位A／D转换器，可将5V电压转换为0～255级电位显示值，每级代表实际电压约19．6mV，此外，下位机程序中还添加了电位调整参数的手动输入功能，提高了检测准确度．其操作实现过程为：根据混凝土残留浆液在插入和拔离混凝土拌和物时电位值的不同，通过电极装置对拟振捣混凝土作业面进行插拔状态的电位值采样；振捣棒插入与拔离时，鉴于混凝土浆液阻值的稳定取值存在客观时间间隔，可通过设定电位调整值适时增大插入时的采样值和缩小拔离时的采样值，调试振捣作业状态的判定阈值；单片机内计时器根据振捣状态实时电位值与阈值进行开闭运行，完成对振捣时间测定采集；数据过滤整合，即可过滤掉不符合定位精度要求的振捣轨迹数据和振捣状态不稳定时间的数据，将满足混凝土插拔振捣时间要求和对应的轨迹定位数据整合起来，以全新数据格式编写；远程PC机数据传输通信，即将整合编写的振捣棒四维轨迹数据（x，y，z，t），经无线电台以数据包形式传输到远程PC机上进行处理．

作者：田正宏边策毛龙吴越建单位：河海大学中国水利水电第七工程局有限公司