一种电感式沉渣厚度测量仪及测量方法

摘要

本发明公开了一种电感式沉渣厚度测量仪及其测量方法，该电感式沉渣厚度测量仪主要包括导电材料环、检测柱以及电感检测显示装置，检测柱内部设置有由其竖向呈由疏到密或由密到疏的方式排布的多个电感线圈相串联而构成的电感线圈组，检测柱穿设在导电材料环内且能够沿竖向往返滑动，从而可以带动检测柱上固定的探针插入至沉渣层下底面位置处进行沉渣厚度测量，其测量方法借助了导电材料环与电感线圈组之间的电磁感应原理实施位置检测，不易受到外来因素的干扰，检测的稳定性和可靠性好，具备较高的测量精度，并且测量操作方便，其测量结果能够通过电感检测显示装置进行直观的显示，实用性强，很好的克服了现有沉渣厚度测量技术的缺陷。

说明书

技术领域

本发明涉及工程施工中钻孔桩沉渣厚度测量技术领域，尤其涉及一种电感式沉渣厚度测量仪及测量方法。

背景技术

灌注桩桩底沉渣的厚度会影响灌注桩的施工质量。现行的国家有关标准和规范对沉渣厚度有明确而严格的规定，如以《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）为例，泥浆护壁成孔灌注桩桩底沉渣厚度指标应符合：1）端承桩不应大于50mm；2）摩擦型桩不应大于100mm；3）抗拔、抗水平低桩不应大于200mm。

目前，成桩前的沉渣厚度的测量一般采用重锤法或测针测饼法。重锤法检测工具为锥形测锤，施工工人放下重锤进入钻孔，分两次记录重锤触碰到沉渣顶面和孔底时的深度数据，两次数据的差值即为沉渣厚度。测针测饼法是使用测针和测饼分别测量孔底的最大下沉深度，两者之间的差值即为沉渣厚度。现有的方法受人为因素影响大，操作繁琐，测量误差大，实用性不强。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种电感式沉渣厚度测量仪，其稳定性和可靠性好，能够通过简单的操作方便地对沉渣厚度进行测量，且测量精度高，对沉渣厚度检测结果的显示直观，能够克服现有的沉渣厚度测量技术中所存在的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种电感式沉渣厚度测量仪，包括一个导电材料环，一个整体呈长条柱状且竖向设置的检测柱，以及一个电感检测显示装置；所述检测柱内部沿其竖向设置有电感线圈组，所述电感线圈组由沿检测柱的竖向呈由疏到密或由密到疏的方式排布的多个电感线圈相串联而构成；所述导电材料环整体横向设置，且通过连杆固定支撑在横向设置的测量支撑板上，所述测量支撑板用于平放在被测量的沉渣上表面上；所述检测柱穿设在导电材料环内且能够沿竖向往返滑动，检测柱上通过探针支架固定连接有竖向向下延伸的探针，所述探针能够随着检测柱竖向向上的滑动而使得探针的下端部被上提至测量支撑板所在平面位置处或以上，且能够随着检测柱竖向向下的滑动而使得探针的下端部被下插至测量支撑板所在平面以下，用于下插至沉渣层下底面位置处进行沉渣厚度测量；所述电感检测显示装置与检测柱内部的电感线圈组进行电连接，用于通过输出交流电驱使检测柱内部的电感线圈组产生交变磁场，并检测电感线圈组的电感值，根据检测到的电感值确定导电材料环在检测柱外侧的相对位置，且根据检测柱竖向滑动而使得探针的下端部被下插至沉渣层下底面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置进行换算处理而得到被测量的沉渣厚度值，并加以显示。

上述的电感式沉渣厚度测量仪中，具体而言，所述检测柱包括竖向设置的长条筒状的套管，对套管的底端进行封盖的底端盖，以及沿竖向相叠设置在套管内且由多个电感线圈竖向相叠串联构成的电感线圈组。

上述的电感式沉渣厚度测量仪中，作为优选方案，所述套管的材质为导磁材料。

上述的电感式沉渣厚度测量仪中，作为优选方案，所述检测柱上通过探针支架固定连接的探针有多根，且沿检测柱横断面的周向均匀分布设置。

上述的电感式沉渣厚度测量仪中，作为改进方案，所述测量支撑板上对应于探针所在位置处设置有探针导向孔，所述探针导向孔的孔径与探针横截面的直径相匹配，使得探针能够穿过探针导向孔且能够在探针导向内沿竖向往返滑动。

上述的电感式沉渣厚度测量仪中，作为优选方案，所述电感检测显示装置固定安装在检测柱的顶端，且电感检测显示装置的外壳上还设置有提拉手柄或吊环。

上述的电感式沉渣厚度测量仪中，作为优选方案，所述电感检测显示装置中预先存储记录有电感检测标定信息，所述电感检测标定信息用以指示检测到不同电感值时所对应的导电材料环在检测柱外侧的相对位置，且在电感检测标定信息中，将检测柱竖向滑动使得探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置标记为沉渣厚度零点值，将检测柱竖向滑动使得探针的下端部被下插至测量支撑板所在平面以下的不同深度时导电材料环在检测柱外侧的相对位置标记为与所述沉渣厚度零点值位置具有相应深度差的沉渣厚度检测值；电感检测显示装置“根据检测到的电感值确定导电材料环在检测柱外侧的相对位置，且根据检测柱竖向滑动而使得探针的下端部被下插至沉渣层下底面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置进行换算处理而得到被测量的沉渣厚度值”的具体方式为：在电感检测显示装置通过输出交流电分别驱使检测柱内部电感线圈组产生交变磁场的状态下，将检测柱竖向滑动而使得探针的下端部被下插至沉渣层下底面位置处时检测到的电感线圈组的电感值与电感检测标定信息进行匹配对照，将匹配到的沉渣厚度检测值确定为被测量的沉渣厚度值。

相应地，本发明还提供了使用上述电感式沉渣厚度测量仪进行沉渣厚度测量操作的方法；为此，本发明采用了如下的技术方案：

一种沉渣厚度测量方法，采用上述的电感式沉渣厚度测量仪进行沉渣厚度测量，且电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置中预先存储记录有电感检测标定信息，所述电感检测标定信息用以指示检测到不同电感值时所对应的导电材料环在检测柱外侧的相对位置，且在电感检测标定信息中，将检测柱竖向滑动使得探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置标记为沉渣厚度零点值，将检测柱竖向滑动使得探针的下端部被下插至测量支撑板所在平面以下的不同深度时导电材料环在检测柱外侧的相对位置标记为与所述沉渣厚度零点值位置具有相应深度差的沉渣厚度检测值。

该沉渣厚度测量方法具体包括如下步骤：

1）调整电感式沉渣厚度测量仪中检测柱与导电材料环的相对位置，使得探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处；

2）将电感式沉渣厚度测量仪放置在被测量的沉渣位置处，使得电感式沉渣厚度测量仪的测量支撑板平放在被测量的沉渣上表面上且检测柱处于竖直状态；

3）操作电感式沉渣厚度测量仪的检测柱在导电材料环内竖向向下滑动，带动探针向下插入沉渣层，直至探针的下端部插至沉渣层的下底面位置时停止，然后通过电感检测显示装置检测和记录当前检测柱内的电感线圈组的电感值，作为测量沉渣层下底面时的电感检测值；

4）电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置将测量沉渣层下底面时的电感检测值与电感检测标定信息进行匹配对照，根据匹配到的沉渣厚度检测值确定被测量的沉渣厚度值，并加以显示。

上述的沉渣厚度测量方法中，作为一种优选方案，所述步骤1）~3）重复执行多次，得到多个测量沉渣层下底面时的电感检测值；所述步骤4）中，电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置将得到的各个测量沉渣层下底面时的电感检测值分别与电感检测标定信息进行匹配对照，并对匹配到的各个沉渣厚度检测值求取平均值，最后显示各次测量的沉渣厚度检测值及平均值。

上述的沉渣厚度测量方法中，作为另一种优选方案，所述步骤1）~3）重复执行多次，得到多个测量沉渣层下底面时的电感检测值；所述步骤4）中，电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置将得到的各个测量沉渣层下底面时的电感检测值分别与电感检测标定信息进行匹配对照，并将匹配到的各个沉渣厚度检测值中的最大值确定为被测量的沉渣厚度值，加以显示。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的电感式沉渣厚度测量仪，利用了电磁感应的原理实现沉渣厚度测量，其设计巧妙、可靠，易于装配和操作使用。

2、利用本发明的电感式沉渣厚度测量仪进行沉渣厚度测量的方法操作非常简单，只需要通过操作检测柱在导电材料环内竖向滑动而带动检测柱所固定的连接探针竖向移动，使用探针插入探测沉渣层下底面位置，便能够得到被测量的沉渣厚度值加以显示，其测量使用方便，并且受人为因素影响小，检测结果客观、真实。

3、本发明的电感式沉渣厚度测量仪及其测量方法，由于借助了导电材料环与电感线圈组之间的电磁感应原理实施位置检测，不易受到外来因素的干扰，因此检测的稳定性和可靠性好，同时能够具备较高的测量精度，并且其测量结果能够通过电感检测显示装置进行直观的显示，实用性强。

附图说明

图1为本发明电感式沉渣厚度测量仪一种实施方式的立体结构示意图。

图2为本发明电感式沉渣厚度测量仪中检测柱的剖视结构图。

图3为图1所示的本发明电感式沉渣厚度测量仪在开始测量前探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处时的状态剖视示意图。

图4为图1所示的本发明电感式沉渣厚度测量仪在进行测量时探针的下端部插至沉渣层的下底面位置后的状态剖视示意图。

图5为图1所示的本发明电感式沉渣厚度测量仪在进行测量时探针的下端部插至沉渣层的下底面位置后的状态立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1示出了本发明电感式沉渣厚度测量仪一种具体实施方案的结构示意图。如图1所示，本发明的电感式沉渣厚度测量仪包括一个导电材料环7，一个整体呈长条柱状且竖向设置的检测柱1，以及一个电感检测显示装置2；所述检测柱1内部沿其竖向设置有电感线圈组，所述电感线圈组由沿检测柱1的竖向呈由疏到密或由密到疏的方式排布的多个电感线圈相串联而构成；所述导电材料环7整体横向设置，且通过连杆9固定支撑在横向设置的测量支撑板8上，所述测量支撑板8用于平放在被测量的沉渣上表面上；所述检测柱1穿设在导电材料环7内且能够沿竖向往返滑动，检测柱1上通过探针支架5固定连接有竖向向下延伸的探针6，所述探针6能够随着检测柱1竖向向上的滑动而使得探针的下端部被上提至测量支撑板8所在平面位置处或以上，且能够随着检测柱1竖向向下的滑动而使得探针的下端部被下插至测量支撑板8所在平面以下，用于下插至沉渣层下底面位置处进行沉渣厚度测量；所述电感检测显示装置2与检测柱1内部的电感线圈组进行电连接，用于通过输出交流电驱使检测柱1内部的电感线圈组产生交变磁场，且根据检测柱1竖向滑动而使得探针的下端部被下插至沉渣层下底面位置处时导电材料环7在检测柱1外侧的相对位置进行换算处理而得到被测量的沉渣厚度值，并加以显示。

本发明的电感式沉渣厚度测量仪，利用了电磁感应的原理，在检测柱于导电材料环内竖向滑动至不同位置时，检测柱内部沿竖向设置的电感线圈组在交流电驱使下产生交变磁场后，电感线圈组之中靠近导电材料环的电感线圈会对导电材料环产生电磁感应，从而在导电材料环内产生感应电流进而产生对应的感应磁场反作用于电感线圈，使得处于导电材料环附近的电感线圈的电感值发生变化，从而影响整个电感线圈组的电感值；并且，由于构成电感线圈组的多个电感线圈是沿检测柱的竖向呈由疏到密或由密到疏的方式排布，使得导电材料环位于检测柱外侧的不同位置时对电感线圈组中电感线圈的电感值影响情况不同，进而导致整个电感线圈组的电感值也发生不同变化，且导电材料环位于检测柱外侧的不同位置与检测柱内电感线圈组的不同电感值之间具有一一对应关系；因此，电感检测显示装置可以通过检测电感线圈组的电感值的变化情况，来对应地判断确定导电材料环在检测柱外侧的相对位置；而在电感式沉渣厚度测量仪中，测量支撑板用于平放在被测量的沉渣上表面上，检测柱在导电材料环内的竖向滑动能够带动其固定连接的探针进行竖向移动，因此可以预先标定探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置，代表沉渣层上表面的检测位置，然后在测量时使用探针插入探测沉渣层下底面位置并确定此时导电材料环在检测柱外侧的相对位置，代表沉渣层下底面的检测位置，由此，便可以根据该两个相对位置的差距来确定被测量的沉渣厚度值，实现沉渣厚度测量。

本发明的电感式沉渣厚度测量仪中，导电材料环是固定设置于测量支撑板上的，而设计在导电材料环内竖向滑动的检测柱通过探针支架固定连接探针，目的是借助检测柱和探针支架的重量作为配重，从而可以借助配重作用使得在测量操作探针时更便于插入沉渣层中，甚至能够直接借助检测柱和探针支架的配重作用直接使得探针插入沉渣层中，使得测量操作更加方便。具体设计时，导电材料环可以采用由铜、铝等良好的导电材料制成的环状体构件，也可以采用由铜、铝等良好的导电材料制成多闸线圈结构构件，导电材料环的外部还可以采用非导电材料制成的外壳加以封装，用以对导电材料环工作进行保护。检测柱1的结构设计如图2所示，其包括竖向设置的长条筒状的套管10，对套管的底端进行封盖的底端盖11，以及沿竖向相叠设置在套管内且由多个电感线圈竖向相叠串联构成的电感线圈组12；其中，套管10材质可以采用非导磁材料，但最好采用导磁材料，这样可以借助套管更好地传导和增强导电材料环7与电感线圈组12之间的电磁感应影响，进而使得电感线圈组在导电材料环影响下的电感值变化更加明显，更易于检测。而探针的下端部最好设计为针头状尖端，这样更便于将探针插入沉渣层；此外，如图1所示，检测柱1上通过探针支架5固定连接的探针6最好设计有多根，图1中示出的设计为3根探针，当然也可以设计更多根的探针，这样可以借助多根探针探测沉渣层的多个位置点，进而使得测量结果更加准确、可靠，而设计的多根探针6最好沿检测柱1横断面的周向均匀分布设置，这样可以提高检测柱1移动时带动各根探针6移动插入沉渣层的支撑稳定性。另外，如图1所示，测量支撑板8上对应于探针6所在位置处最好还设置有探针导向孔，若探针有多根，则测量支撑板的探针导向孔则对应设置多个，探针导向孔的孔径与探针6横截面的直径相匹配，使得探针6能够穿过探针导向孔且能够在探针导向内沿竖向往返滑动，这样以来，在进行沉渣厚度测量时，探针导向孔可以起到对探针进行导向的作用，进而可以避免探针在向下插入沉渣层的过程中被轻易折弯，达到对探针的导向保护目的。

本发明的电感式沉渣厚度测量仪中，电感检测显示装置中可以内置电池，为其自身以及测量仪中的各电子元件供电。电感检测显示装置的位置设计从实现功能上来讲没有特殊的要求，可以采用与其它构件分体布置的设计，也可以与其它构件结合设计；而作为一种优选的设计，如图1所示，电感检测显示装置2固定安装在检测柱1的顶端，这样可以确保电感检测显示装置2始终处于较高的位置，在施工现场对沉渣厚度进行测量时能够更方便的通过电感检测显示装置2的显示屏3观察其测量显示的沉渣厚度值；并且，电感检测显示装置2的外壳上还可以设置有吊环4，或者设计一个提拉手柄，以便于通过绳索吊拉吊环，或者通过握持提拉手柄，来带动电感检测显示装置2和检测柱1整体竖向往返移动来进行测量操作。

而对于本发明电感式沉渣厚度测量仪中电感检测显示装置的处理设计中，可以有多种不同的处理设计形式，只要根据本发明电感式沉渣厚度测量仪的测量原理对检测到的电感值信息加以判别和换算处理，便能够实现沉渣厚度测量。而作为本发明的一种优选实现方案，可以在电感检测显示装置中预先存储记录有电感检测标定信息，该电感检测标定信息用以指示检测到不同电感值时所对应的导电材料环在检测柱外侧的相对位置，且在电感检测标定信息中，将检测柱竖向滑动使得探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置标记为沉渣厚度零点值，将检测柱竖向滑动使得探针的下端部被下插至测量支撑板所在平面以下的不同深度时导电材料环在检测柱外侧的相对位置标记为与所述沉渣厚度零点值位置具有相应深度差的沉渣厚度检测值；该电感检测标定信息可以通过预先的状态标定而得到；这样以来，电感检测显示装置“根据检测到的电感值确定导电材料环在检测柱外侧的相对位置，且根据检测柱竖向滑动而使得探针的下端部被下插至沉渣层下底面位置处时导电材料环在检测柱外侧的相对位置进行换算处理而得到被测量的沉渣厚度值”的具体方式则可以设计为：在电感检测显示装置通过输出交流电分别驱使检测柱内部电感线圈组产生交变磁场的状态下，将检测柱竖向滑动而使得探针的下端部被下插至沉渣层下底面位置处时检测到的电感线圈组的电感值与电感检测标定信息进行匹配对照，便能够将匹配到的沉渣厚度检测值确定为被测量的沉渣厚度值；这样可以使得电感检测显示装置的检测处理过程更为简单，更易于实现，同时也更有利于提高检测处理效率，使得电感检测显示装置能够更快速的处理得到检测结果。

由此，采用本发明电感式沉渣厚度测量仪进行沉渣厚度测量的具体操作流程，则包括如下步骤：

1）调整电感式沉渣厚度测量仪中检测柱与导电材料环的相对位置，使得探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处。图3示出了图1所示的本发明电感式沉渣厚度测量仪在开始测量前探针的下端部位于测量支撑板所在平面位置处时的状态剖视示意图（为避免剖视图显示结构过于复杂而产生混淆，图3中未示出测量仪中的电感检测显示装置）。

2）将电感式沉渣厚度测量仪放置在被测量的沉渣位置处，使得电感式沉渣厚度测量仪的测量支撑板平放在被测量的沉渣上表面上且检测柱处于竖直状态；

3）操作电感式沉渣厚度测量仪的检测柱在导电材料环内竖向向下滑动，带动探针向下插入沉渣层，直至探针的下端部插至沉渣层的下底面位置时停止，然后通过电感检测显示装置检测和记录当前检测柱内的电感线圈组的电感值，作为测量沉渣层下底面时的电感检测值。图4和图5分别示出了图1所示的本发明电感式沉渣厚度测量仪在进行测量时探针的下端部插至沉渣层的下底面位置后的状态剖视示意图和立体结构示意图。

4）电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置将测量沉渣层下底面时的电感检测值与电感检测标定信息进行匹配对照，根据匹配到的沉渣厚度检测值确定被测量的沉渣厚度值，并加以显示。

在图3~图5中，各标号的含义与图1和图2相同。

通过上述流程可以看到，采用本发明电感式沉渣厚度测量仪进行沉渣厚度测量的操作非常简单，只需要通过操作检测柱在导电材料环内竖向滑动而带动检测柱所固定的连接探针竖向移动，使用探针插入探测沉渣层下底面位置，便能够得到被测量的沉渣厚度值加以显示，其测量使用方便，并且受人为因素影响小，检测结果客观、真实。

而在测量过程中，如果为了避免单次测量而产生偶然误差，还可以采用本发明的电感式沉渣厚度测量仪进行多次测量的方式，来实现沉渣厚度测量；其具体的实现方式是，将上述沉渣厚度测量方法中的步骤1）~3）重复执行多次，得到多个测量沉渣层下底面时的电感检测值；而在步骤4）中，电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置将得到的各个测量沉渣层下底面时的电感检测值分别与电感检测标定信息进行匹配对照，进而根据不同的实际测量测量要求，可以对匹配到的各个沉渣厚度检测值求取平均值来确定被测量的沉渣厚度值，最后显示各次测量的沉渣厚度检测值及平均值，或者只将匹配到的各个沉渣厚度检测值中的最大值确定为被测量的沉渣厚度值加以显示。由此，便通过多次测量后，由电感式沉渣厚度测量仪的电感检测显示装置自动计算求平均值或取最大值，来确定被测量的沉渣厚度值加以显示，能够有效降低甚至避免测量的偶然误差，进一步确保测量的准确性。

综上所述，可以看到，本发明的电感式沉渣厚度测量仪及其测量方法，由于借助了导电材料环与电感线圈组之间的电磁感应原理实施位置检测，不易受到外来因素的干扰，因此检测的稳定性和可靠性好，同时由于构成电感线圈组的多个电感线圈是沿检测柱的竖向呈由疏到密或由密到疏的方式排布，使得导电材料环位于检测柱外侧的不同位置与检测柱内电感线圈组的不同电感值之间具有一一对应关系，因此本发明的电感式沉渣厚度测量仪能够具备较高的测量精度，并且其测量结果能够通过电感检测显示装置进行直观的显示，实用性强。可见，本发明的电感式沉渣厚度测量仪及其测量方法，很好地克服了现有的沉渣厚度测量技术受人为因素影响较大、操作繁琐、测量精度不高、仪器实用性不强的缺陷。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。