混凝土测厚仪

    YX-HCH-02型混凝土测厚仪是款以冲击回波检测技术为基础的混凝土厚度用测试仪。仪器采用7寸亮度真彩液晶触摸显示屏，独立、交互式按键/触摸操作，操作方便；单/双通道数据采集，能够同时进行测试，测试效率，双通道波速测试方便快捷；数据存储使用SD卡，存储容量大，数据保存、读取方便；仪器配置用信号敲击锤，使用方便，敲击信号稳定度，重复性好。

YX-HCH-02混凝土测厚仪的技术参数：

测量范围	10 ~ 120 cm	测试精度	幅度精度精度优于0.1% 频率精度优于0.1%
通道数量	2通道数据采集 1发射信号通道	通信方式	RS232
通信速度	1 MB/S	采 样 率	25 Hz ~ 1.25 MHz
操作系统	无	测试方式	手动、自动、信号触发
控制系统	MCU	输入信号类型	机械振动
缓    存	64 K	存储介质	SD卡，2 GB
显示模式	7寸真彩液晶	操作方式	按键/触屏
供电模式	内置与外置6.8Ah锂电池	传感器类型	加速度
主机尺寸	236 ×85 ×69 mm	主机重量	0.8 Kg
防护箱尺寸	400 ×300 ×150 mm	防护箱重量	2.5 Kg

YX-HCH-02混凝土测厚仪测试厚度与误差

表 YX-HCH-02混凝土测厚仪测试误差

测试厚度(mm)	误差范围(mm)	相对精度
100	±0.6 ~ 1.4	0.60% ~ 1.40%
200	±1.2 ~ 2.9	0.60% ~ 1.45%
300	±2.0 ~ 4.1	0.67% ~ 1.37%
400	±3.0 ~ 5.4	0.75% ~ 1.35%
500	±3.1 ~ 6.8	0.62% ~ 1.36%
600	±3.9 ~ 6.8	0.65% ~ 1.37 %
700	±4.9 ~ 9.7	0.70% ~ 1.39%
800	±5.9 ~ 11.2	0.74% ~ 1.40%
900	±7.0 ~ 12.7	0.78% ~ 1.41%
1000	±8.3 ~ 13.6	0.83% ~ 1.36%
1100	±9.7 ~ 15.0	0.88% ~ 1.36%
1200	±11.0 ~ 16.4	0.92% ~ 1.37%

YX-HCH-02混凝土测厚仪适用领域如下:
(1) 公路、桥梁路面混凝土厚度测试；
(2) 机场跑道路面厚度测试；
(3) 隧道衬砌混凝土厚度测试；
(4) 堤坝、边坡、护坡混凝土厚度测试；
(5) 建筑楼板、墙体厚度测试。

YX-HCH-02混凝土测厚仪测试原理:
1:冲击回波技术
冲击回波法是种基于应力波传播性的无损检测法，其原理是利用机械方式冲击混凝土表面产生应力波，该应力波会在结构中传播，因为波阻抗的差异，应力波会被内部缺陷和外部表面反射，来回反射的应力波会形成种殊模态，在激发点附近由接收换能器接收回波信号并将信号通过快速傅里叶变换转换至频域中，通过分析主频大小评定结构厚度和内部缺陷情况。图2.1为冲击回波法测试混凝土厚度原理示意图。与传统声波检测技术比较，冲击回波检测技术优势主要体现在单面检测、检测厚度大、不需要耦合剂。此外，冲击回波检测结果受混凝土结构材料组分和内部结构状况差异的影响小。

冲击回波测试技术原理

2 厚度测试原理
机械波在介质中传播并在某个界面反射，界面与机械波传播起点厚度为h，则波速Vp与频率f满足如下关系式：
                              
(1) 其中上式(1)中β为形状系数，不同形状物体具有不同形状系数，系数参考标准见附录表1。
利用测厚仪我们可以将上述机械波进行实时记录，并同时对其进行傅里叶频谱变换，谱图中的主频为冲击表面、缺陷界面及其它界面之间的多次反射产生瞬态共振所致，通过对主频的提取和波速测试即可以根据上式(1)确定混凝土结构的厚度或缺陷位置。因此，应用冲击回波法测试混凝土厚度，仅需要两个重要的参量，即主频和波速。频谱图主频是反映信号本质征的重要参数，对定的型号对应定的主频，仪器通过记录波形即可以自动进行频谱变换并自动识别主频；波速测试是进行厚度测试第步，通常有两种方法。

1. 时差测试波速

时差法测试波速是种常见的波速测试手段，但要求仪器分辨率，并且需要双通道采集。基本原理如图2.2所示。将2个传感器距离固定，在2个传感器位置点形成的直线上确定个信号激发点，并记录距离差；测试仪器自动记录读取两个传感器采集信号的首波时间，并读取时间差，距离差与时间差的比值即为波速。

 

图2.2 时差法测试波速原理：(a) 传感器与信号激发位置；(b) 时差分辨

1. 厚度测试波速

标准厚度测试波也是常见波速测试方法之。其方法是用块已知厚度的混凝土标准块(钻孔取芯或施工过程中留样)进行冲击回波测试并用仪器记录信号获取信号主频，根据公式(1)计算出波速。该方法仅需个信号采集通道，但往往会增加钻孔取芯工序。

图2.3 已知厚度测试波速：(a) 已知厚度混凝土块；(b) 频谱图

YX-HCH-02混凝土测厚仪性能介绍:
    YX-HCH-02型混凝土测厚仪具备众多优势，技术方面采用了先进的冲击回波检测技术，应用方面增加了时差法测试波速，操作方面采用触摸/按键交互式操作以及波形和频谱图实时观测。其具体性能优势如下：
(1) 主机操作界面友好，触摸、按键均可操作，交互式参数设置与测试操作；
(2) 单面检测，无需耦合剂，检测方便、快捷，检测结果直观、准确可靠；
(3) 配置双通道信号采集，时差法测试波速，无需钻孔取芯测试；
(4) 双通道数据采集，可同时进行测试，测试效率；
(5) 7寸亮度真彩液晶触摸屏，可实时显示测试波形图和频谱图，直接读取测试厚度；
(6) 数据存储方式采用大容量SD卡存储，测试数据读取方便快捷；
(7) 数据保存时可同时保存工程名称、测试组、测试时间等，方便数据调取查看；
(8) 业的数据处理软件可用于后期分析测试区域厚度分布；
(9) 信号敲击锤配置了不同球径钢球，球径通过了有限元模拟计算和现场测试，能够保障敲击信号稳定和测试结果准确性；
(10) 性能内置大容量锂电池(6.8Ah)，适用于野外长期测试使用。

YX-HCH-02混凝土测厚仪测试主机的仪器外形：
   YX-HCH-02型混凝土测厚仪外形如图4.1(a)所示，正面面板为液晶显示屏和主要按键；仪器后侧配置有2个信号接收通道接口和1个附加压电发射接口，如图4.1 (b)所示；左侧有电源开关、USB接口以及SD卡插口，如图4.1(c)所示；右侧配置有1个数据传输接口，如图4.1(d)所示。

外形图：(a) 正面外形；(b) 后侧外形；(c) 左侧外形；(d) 右侧外形

YX-HCH-02混凝土测厚仪硬件与按键功能：
(1) 电源开关：仪器电源开关，往上按开机，往下按关机。
(2) 电源插口：供内置电池充电使用。
(3) 显示屏：显示屏为7寸亮度液晶屏，可实现触摸操作。
(4) 通道1：通道传感器接口，信号采集通道。
(5) 通道2：通道二传感器接口，信号采集通道。
(6) 发射：附加压电发射通道，配置压电传感器可做通用型非金属声波仪使用。
(7) COM接口：与计算机连接更新软件。
(8) SD卡插口：插入SD卡方便检测数据存储与读取。
(9) USB接口：与计算机连接，可对SD卡内测试数据文件进行操作。
(10) 按键：
【F1】工程设置界面中新建工程文件名快捷键；测试测量页面菜单选项后退功能。
【F2】工程设置界面中新构件文件名快捷键，测试测量页面和结果查看页面中“波形缩放”与“频谱缩放”功能切换，以及“波形移动”、“频谱移动”功能切换。
【亮度】屏幕亮度调节快捷键。
【←】同界面内各菜单下的不同选项向上选择；参数设置弹出窗口键。
【菜单】不同菜单选项切换选择。
【→】同界面内各菜单下的不同选项向下选择；参数设置弹出窗口键。
【返回】返回上级菜单或上级页面。
【确认】确认进入选择项、确认修改、确认开始信号采集。

YX-HCH-02混凝土测厚仪操作说明：
1 波速测试
本仪器波速测试方法有厚度测试波速和时差测试波速两种选择，仪器配置为单传感器时选择厚度测试波速，配置双传感器时选择时差测试波速。

单通道 (厚度测试波速)
   在被测构件上钻孔取芯或直接使用施工留样标准块作为波速标定块。首先将标定块厚度值输入仪器，并设置好仪器其他各项参数后(相关设置操作详见5.2节)，将传感器置于标定块面，使用信号敲击锤在该面上敲击，仪器采集记录信号并自动计算出波速。     
双通道 (时差测试波速)
  在被测构件上标记条长50 cm左右的直线，并在该直线上分别标记距离为30 cm和15 cm的点，并按如图5.1所示位置放置传感器、选择敲击位置。将传感器距离输入仪器，并设置好仪器其他各项参数后(相关设置操作详见5.2节)，使用球径大小为10 mm的信号敲击锤在该面上敲击，仪器采集记录信号并自动计算出波速。(注：上述传感器距离和敲击位置为推荐使用标准，用户也可自行控制)
2 测量操作 

1. 开机

将SD卡插入，按下电源开关，开机进入主界面(注意界面右上角电池电量显示图标，若电量不够请及时充电)。界面包括“1. 工程设置”、“2. 测试测量”、“3. 结果查询”、“4. 仪器设置”和“5. 联机通信”5个选项，如图5.2所示。开机默认选项为“1. 工程设置”，按【菜单】键或【←】和【→】进行选择。本款仪器带触摸功能，上述操作可直接点击完成，下述所有操作。

图YX-HCH-02 型混凝土测厚仪开机界面

1. 工程文件设置

开机主界面内选择“1. 工程设置”选项，按【确认】键进入，界面如图5.3所示。带触摸功能时，直接点击即可完成相关设置。

图5.3 工程设置界面

1. 新建文件。 按【F1】键弹出如图5.4(a)所示对话框，输入工程文件名称，按【确认】完成输入，按【返回】输入完成；按【F2】功能键弹出如图5.4(b)所示对话框，设置前述文件名下的构件名称，按【确认】字符输入，按【返回】文件名输入完成。
2. 起始编号与系数设置。 按【菜单】键选择选中“文件编号”、“设计厚度”、“波速”、“形状系数”，按【←】或【→】分别弹出设置相应对话框，如图5.4(c)、(d)、(e)和(f)所示。为保证波速测试精准度，请对照附录中表1对形状系数进行设置。

5.4 新建测试文件与参数设置弹出窗口

1. 厚度/波速测试参数设置

完成工程设置后从主界面选择“2. 测试测量”选项，进入测量界面，如图5.5所示。

图5.5 测试测量界面
I. 按下【菜单】键进入通道设置菜单，共5个选项，分别为“测量通道”、“测量二通道”、“测量全通道”、“时差测波速”和“厚度测波速”。按【←】或【→】选择上述测试选项。如仪器配置为双通道双传感器可选择时差法测试波速，此时选择“时差测波速”；如仪器配置为单通道单个传感器选择厚度测试波速，此时选择“厚度测波速”。
II. 继续按【菜单】键进入信号触发方式菜单设置，共4个选项，分别为“信号触发”、“自动采集”、“手动采集”和“触发延迟”。时差法测试波速时请选择“触发延迟”，选择方法与测量通道选择相同，正常厚度测试与已知厚度测试建议选择“信号触发”选项。选择方法与通道设置相同。
III. 继续按【菜单】键设置放大倍数，共8档，分别为29、35、41、47、53、59、65和71 dB。选择方法与测量通道选择相同。
IV. 继续按【菜单】键设置采样频率，共7档，分别为12.5、25、50、125、250、500 KHz和1.25 MHz。选择方法与测量通道选择相同。
V. 继续按【菜单】键设置保存方式，有“手动保存”和“自动保存”2个保存方式选择。选择方法与测量通道选择相同。
VI. 继续按【菜单】键选中工程文件名(如“SINE/TEST1”)，可修改构件名称(注：第次采集信号时无需设置，默认为第(2)步骤中检测工程文件设置时的构件名称，此处是直接修改同构件名称下的不同构件名称)，按【←】或【→】，在弹出窗口(与图5.4(b)所示弹窗相同)中输入构件名称后按【返回】完成修改。
VII. 继续按【菜单】选中编号，可以修改起始编号(注：第次采集信号时无需设置，默认为第(2)步骤中检测构件文件设置时的编号，此处是直接修改同工程名称不同构件的起始编号)，按【←】或【→】，在弹出窗口(与图5.4(c)所示弹窗相同)中输入构件名称后按【返回】完成修改。
当测试通道选择“厚度测波速”时仪器自动跳转到厚度测波速界面，如图5.6(a)所示。使用【菜单】键选中“测试厚度”，按【←】或【→】，在弹出窗口中输入标定块厚度值后按【返回】完成设置，如图5.6(b)所示。按【确认】键开始信号采集仪器自动计算出波速。

图5.6 厚度测试波速：(a) 厚度测试波速界面；(b) 输入值弹窗

当选择测试通道选择“时差测波速”时仪器自动跳转到时差测波速界面，如图5.7(a)所示。同样使用【菜单】键选中“测试距离”，按【←】或【→】，在弹出窗口中输入2个传感器距离值后按【返回】完成设置，如图5.7(b)所示。波速测试完成后将仪器所测波速值记录并将其作为厚度测试时波速自动记录在波速参数设置项内。当正常测试厚度时，“波速”菜单栏默认为工程文件设置时所设置波速值，在该界面下按【菜单】键选中“波速”同样可以设置波速值。

图5.7 时差测试波速：(a) 时差测试波速界面；(b) 输入值弹窗

1. 信号采集

完成参数设置后，测量界面右下角工作状态显示为“空闲状态”，如图5.5中红色标记所示。按【确认】键，显示为“开始采样”，根据采样频率设置采样时间不同，界面出现信号并且右下角工作状态再次显示“空闲状态”，本次采集即完成。若在第(3)步骤V中保存方式选择为自动保存模式，信号采集完成同时自动保存信号，并在右下角的工作状态栏上方显示红色的“保存成功”字样，如图5.8(a)所示；若选择保存方式为手动保存模式，待完成信号采集后右下角的工作状态栏上方显示为“等待保存”，如图5.8(b)所示，需再次按【确认】键，如不需保存按【返回】键，进入下次信号采集。

图5.8 信号采集与保存界面：(a) 自动保存界面；(b) 手动保存模式

1. 波形与频率查看

般情形下，信号采集完成后仪器能够顺利的自动读取频峰进行相应的计算。若需要进行人工识别可使用测量界面右侧的工具完成相关操作，如图5.9中所示；若未进行相关操作可使用配套数据分析软件对数据进行后处理时分析，分析软件操作详见《混凝土测厚仪数据分析软件说明书》。

1. 波形与频谱图移动。按【菜单】键选中“波形移动”，按【←】或【→】实现波形移动；按【F2】转换为“频谱移动”，按【←】或【→】实现频谱图移动。本仪器具备触摸功能，点击图5.9中所示图标即可完成操作。
2. 波形与频谱图缩放。按【菜单】键选中“波形缩放”，按【←】或【→】实现波形缩放；按【F2】转换为“频谱缩放”，按【←】或【→】实现频谱图移缩放。本仪器具备触摸功能，点击图5.9中所示图标即可完成操作。

c. 首波时间与频率峰值查看。按【菜单】选中“游标1”或“游标2”，按【←】或【→】游标移动；按【F2】可改变游标移动步进，按【←】或【→】实现游标左右用移动查看首波时间和频率峰值。

图5.9 波形与频谱分析工具图标

 结果查询

1. 进入结果查询界面

在开机主界面内选择“结果查询”选项，按【确认】键进入结果查询界面，如图5.10所示。

图5.10 测试结果查询界面

1. 选择测试结果文件

按【菜单】键首先选中工程文件选项，按【←】和【→】选择所需要查看的构件；继续按【菜单】键选中上述工程下的构件，按【←】和【→】选择所需要查看的构件；继续按【菜单】键选中上述构件文件下的测量结果，按【←】和【→】选择所需要查看的测量结果文件，具备触摸功能时，直接点击所需选项即可。

1. 结果分析与修改

按【确认】键进入(2)中所选中的测量结果文件数据分析界面，如图5.11所示。 此界面下可以进行波形和频谱图缩放、移动以及频峰人工读取操作(操作方法与5.2节中波形和频率查看操作相同)，还可以对波速值进行修改(修改方法与5.2节中波速设置操作相同)。分析完成后按【确认】或点击保存图标保存修改数据。

图 5.11 数据分析与修改界面

仪器设置
从开机主界面中选中“仪器设置”选项，按【确定】进入设置界面，如图5.12所示。按【菜单】键，选择所需要设置选项进行设置。

5.12 仪器设置界面

1. 亮度调节

按【菜单】选中“亮度调节”，按【确认】弹出图5.13(a)所示窗口，按【→】亮度加大，按【←】亮度减小。具备触摸功能时，点击即可完成调节。(注：各个界面下，按【亮度】键均可以弹出调节窗口进行修改)

1. 触摸校准

按【菜单】选中“触摸校准”，按【确认】弹出校准窗口，按屏幕四个角落处出现小圆点的顺序依次用触摸笔点击。

1. 日期与时间调节

按【菜单】选中所需调整的日期货时间，按【←】或【→】弹出如图5.13(b)所示窗口，输入数字即完成设置。

图 5.13 仪器设置弹出窗口：(a ) 亮度调节；(b) 时间设置

联机通信
将数据线接口端与仪器USB接口连接，端与PC连接，在主界面选择“联机通信”选项，按【确认】进入如图5.14所示界面。按屏幕提示按下【确认】键，即可进入U盘模式，对SD卡内数据进行相关操作。

5.14 联机通信界面

YX-HCH-02混凝土测厚仪电池充电：
    本仪器使用6800 mAh聚合物锂电池，可以多次重复使用。当电源即将使用完毕前，请按要求充电，电池次充满后能持续工作15 ~ 18小时。具体充电方法如下：
(1) 关闭仪器电源开关；
(2) 将用充电器插孔接入仪器充电插孔，随后将充电插头插入220 V电压电源，此时充电插座红色和绿色指示灯均亮灯。
(3) 当充电插座上仅红色指示灯亮灯时，表示电池已经充满，般充电时间长为6 ~ 8小时。

YX-HCH-02混凝土测厚仪的日常保养：
(1) 仪器出厂后无厂家业人员指导下请勿拆卸仪器和传感器，仪器出现问题请及时联系相关技术人员。
(2) 仪器使用过程中请避免重击、重摔、重压，保护好触摸屏。
(3) 仪器使用过程中请避免浸水、雨水等，防止短路损坏仪器。
(4) 仪器不使用时，请放置于干燥、通风场所。
(5) 充电过程中请尽量避免使用仪器，并建议电池充满后使用。
(6) 仪器长期不使用时，建议6个月左右充次电。
6.3 仪器维修
(1) 测量时发现无信号触发，请先检查信号阈值设置，如阈值设置正常请用万能表测试传感器线缆导通性，如传感器线缆正常请联系技术人员解决。
(2) 打开仪器电源开关，显示屏不亮，请先检查电池是否充满，如非电池问题，请间隔30 s左右重复按下仪器电源开关，如仪器始终无法打开请及时联系技术人员解决。
(3) 打开电源开关后，仪器显示不正常，关闭电源重新启动仪器，重复多次无效，请及时联系技术人员。

YX-HCH-02混凝土测厚仪相关附录：
表1 形状系数标准

形状	板状	立方体	圆柱	圆环
系数 β	0.96	0.87	0.92	0.96

表2 采样频率设置推荐

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