一种古树及古建筑木结构内部腐朽应力波无损探测装置，该装置包括多个传感器、传感器固定装置、力锤、微损型针式连接器、数据处理系统和木材内部腐朽断层成像软件，所述传感器、所述数据处理系统与安装有所述成像软件的计算机通过若干根导线连接。该装置适应性强，对不适宜在外表面钉钉子的古建筑木结构，凭借专用的传感器和传感器固定装置，能够对其内部腐朽进行“完全无损式”探测；而对古树等有树皮的测试对象，则可采用微损型针式连接器穿透树皮辅助探测。基于探测所采集的应力波信号，构建被测对象内部腐朽断层图像，实现对被测对象内部腐朽形状和位置的定量判断。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及古树及古建筑木结构健康评价领域，尤其涉及一种基于应力波的能够对古树及古建筑木结构内部腐朽缺陷进行无损探测、断层成像的装置。
技术介绍
古树名木是有生命的活着的文物，是国家的魂宝，既有生物学价值，又具有活的文物历史文化价值。根据2005年全国绿化委员会办公室公布的全国古树名木普查结果显示，全国现有古树名木285. 3万株，其中国家一级古树5. I万株、国家二级古树104. 3万株、国家三级古树175. 3万株，国家级名木5700多株。古树名木多是树龄较大的过熟林木，在漫长岁月中饱经沧桑，长势已趋衰弱。大多古树名木都有不同程度的缺陷，主要有枯枝腐朽、空心、断裂等，这些缺陷侵蚀着古树名木。同时，我国现存大量的木结构古建筑，而它们经过长期的风吹雨淋，同样面临着各种损伤、缺陷的危害，这些缺陷严重影响木结构古建筑的使 用寿命、承载能力和安全性能。因此，急需采取先进、无损的方法或手段对古树以及木结构古建筑的缺陷进行有效地诊断、治疗和补救，这对我国生物资源和历史文化遗产保护具有双重意义。然而，在对古树以及木结构古建筑所存在的缺陷(尤其是内部腐朽)进行评估、判断时，目前作业人员仍主要采用肉眼观察、简单敲打或凭借经验等方式来进行初步判断，没有比较有效的探测方法与设备。在该领域，国外少数企业如德国RINNTECH公司和匈牙利FAKOPP公司进行了探索，分别开发了用于探测活立木内部腐朽的设备。但是，它们所开发的设备存在一个共同的缺点必须在被测对象的外表面钉上一定数量的钢钉，用于悬挂传感器，这无疑会对被测对象造成损伤。由于古建筑木结构具有重要的历史文化价值，采用这种会产生新的损伤的测试设备无疑是不适宜的，因此需要研发一种能够适应不同测试对象要求的无损探测装置来评估古树以及木结构古建筑的内部腐朽等缺陷，进而为其安全性评估提供科学依据。
技术实现思路
基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术的具体实施方式是提供一种基于应力波的古树及古建筑木结构内部腐朽无损探测装置。该装置能够适应不同被测对象的要求，对于不适宜在外表面钉钉子的古建筑木结构，凭借专用的传感器和传感器固定装置，能够实现对古建筑木结构内部腐朽的“完全无损式”探测；而对于像古树这种含有树皮的测试对象，则可以采用微损型针式连接器穿透树皮辅助探测其内部腐朽。最后，通过探测所构建的断层图像来确定被测对象内部腐朽的形状和位置。本专利技术所提供的这种无损探测装置包括多个传感器、传感器固定装置、力锤、微损型针式连接器、数据处理系统和木材内部腐朽断层成像软件。所述传感器、所述数据处理系统与安装有所述成像软件的计算机通过若干根导线连接。所述传感器包括传感器壳体、应力波传动杆、应力波传感器钢性连接头、传感器膜片、传感器调理电路、导线接口，所述应力波传动杆上刻有螺纹。所述传感器主要技术指标探测元件为压电陶瓷；直流供电为12V ;输出为232接口 ；测向灵敏度< 2. 5%;外形尺寸约为110mmX60mmmX32mm;过载为200%;传感器组阵连接正确时指示灯为绿色，连接错误时指示灯为红色。所述传感器固定装置包括传感器固定铝带、传感器夹具、弹簧、螺栓、螺母等。传感器固定铝带分为两条，一条铝带内表面(缠绕测试对象时的位置)刻有斜齿，另一条铝带外表面刻有斜齿，两条铝带能够相互啮合。铝带一端开有圆孔，中心均开有条形空槽，可供传感器应力波传动杆穿过或滑动。两条铝带连起来的长度可调，可用于测周长范围50cm 500cm的检测对象。传感器夹具包括可滑动式夹具连接板和自开型弹性夹。可滑动式夹具连接板开有圆孔，安装在传感器固定铝带上并可在传感器固定铝带上滑动。所述传感器固定装置工作原理首先在若干传感器的应力波传动杆上套上弹簧，将传感器和传感器夹具移动到传感器固定铝带的适宜位置，再将套了弹簧的应力波传动杆穿过可滑动式夹具连接板上的圆孔和传感器固定铝带上的空槽，把螺母拧到应力波传动杆上，同时将传感器插入自开型弹性夹，每一传感器的位置即可固定，最后将两条传感器固定铝带绕在被测对象外表面，在一端仅用螺栓和螺母固定，另一端则采用斜齿啮合和螺栓螺母双重紧固，即可将所有传感器固定在被测对象外表面。所述微损型针式连接器，用于测试古树类测试对象时穿透树皮，并与应力波传感器钢性连接头相连接。所述数据处理系统包括(I)数据采集模块，用于采集所述传感器测得的应力波传播时间数据；(2)数据存储模块，用于存储所采集的应力波传播时间数据；(3)数据处理模块，对采集到的应力波传播时间数据进行分类、对比、过滤等处理。所述成像软件包括基本信息输入窗口、距离数据显示窗口、应力波实时传播时间数据显示窗口、应力波传播速度数据显示窗口、测试误差显示窗口、线形图显示窗口、平面图显示窗口。附图说明图I为本专利技术具体实施方式例I的立体结构图。图2为本专利技术具体实施方式例I的俯视图。图3为本专利技术所述传感器的结构示意图。图4为本专利技术所述传感器固定铝带内表面含有斜齿时传感器固定装置的结构示意图。图5为本专利技术所述两条传感器固定铝带斜齿啮合连接的正视图。 图6为本专利技术所述两条传感器固定铝带斜齿啮合连接的俯视图。图7为本专利技术所述微损型针式连接器的结构示意图。图8为本专利技术所述成像软件的功能示意图。图I至图7中1 力锤 2.应力波传动杆 3.螺母 4.传感器壳体 5.应力波传感器钢性连接头6.内表面含有斜齿的传感器固定铝带7.弹簧8.数据处理系统9.传感器夹具9-1.可滑动式夹具连接板9-2.自开型弹性夹9-3.传感器夹具自带圆孔10.被测对象11.空槽12.螺栓和螺母13.导线14.计算机15.圆孔16.传感器调理电路17.导线接口 18.传感器膜片19.外表面含有斜齿的传感器固定铝带20.斜齿21.顶板22.细针图8中30.成像软件主菜单3 I.基本信息输入窗口 32.距离数据显示窗口33.应力波实时传播时间数据显示窗口 34.应力波传播速度数据显示窗口 35.测试误差显示窗口 36.线形图显示窗口 37.平面图显示窗口具体实施方式 实施方式例I :结合附图I 6和附图8对本实施方式进行说明。当被测对象10为外表面不允许钉钉子的古建筑木结构时，首先测量被测对象10的周长，根据周长确定需选用传感器的数目和两两传感器之间的距离。依据传感器数目与间距，把传感器放在传感器固定铝带6或19的对应位置上。在每个传感器位置确定之后，移动可滑动式夹具连接板9-1使传感器夹具9在传感器固定铝带6或19上进行滑动，最终将传感器夹具9移动到各个传感器的对应位置。然后，在每一传感器的应力波传动杆2上套上弹簧7，再将应力波传动杆2穿过可滑动式夹具连接板9-1上的圆孔9-3，同时将传感器壳体4插入自开型弹性夹9-2，再将螺母3拧到应力波传动杆2上，即可把每一传感器按照指定位置固定在传感器固定铝带6或19上。接着，将安装了传感器的传感器固定铝带6和19绕在被测对象外表面，再将其一端的圆孔15相对，进而用螺栓和螺母12将其连接拧紧。接着，在另一端，将内表面含有斜齿20的传感器固定铝带6拉紧，并扣在外表面含有斜齿20的传感器固定铝带19上，通过斜齿20啮合即可把传感器固定铝带6和19连接起来。同时，为了确保连接牢固，再通过传感器固定铝带6和19上的空槽11用螺栓和螺母12将其拧紧固定。最本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种古树及古建筑木结构内部腐朽应力波无损探测装置，其特征在于该装置包括多个传感器、传感器固定装置、力锤、微损型针式连接器、数据处理系统和木材内部腐朽断层成像软件，所述传感器、所述数据处理系统与安装有所述成像软件的计算机通过若干根导线连接。2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述传感器包括传感器壳体、应力波传动杆、应力波传感器钢性连接头、传感器膜片、传感器调理电路和导线接口，所述应力波传动杆上刻有螺纹。3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述传感器主要技术指标探测元件为压电陶瓷；直流供电为12V;输出为232接口 ；测向灵敏度< 2.5% ;外形尺寸约为IIOmmX60mmX 32mm ;过载为200%;传感器组阵连接正确时指示灯为绿色,连接错误时指示灯为红色。4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述传感器固定装置包括传感器固定铝带、传感器夹具、弹簧、螺栓、螺母等；传感器固定铝带分为两条，一条铝带内表面(缠绕测试对象时的位置)刻有斜齿，另一条铝带外表面刻有斜齿，两条铝带能够相互啮合；铝带一端开有圆孔，中心均开有条形空槽，可供传感器应力波传动杆穿过或滑动；两条铝带连起来的长度可调，可用于测周长范围50cm 500cm的检测对象；传感器夹具包括可滑动式夹具连接板和自开型弹性夹；可滑...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立海，徐华东，杨学春，徐凯宏，
申请(专利权)人：王立海，
类型：发明
国别省市：
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