摘 要：回弹仪是用于混凝土结构或构件抗压强度无损检测的一种仪器，它被广泛应用于混凝土施工的过程检测（国标强制检测项目）。本文在研究国内外回弹仪系统的基础上，提出了采用光电检测的非接触测量方法，将智能回弹仪系统分为现场数据记录系统（便携）和智能数据处理系统两大部分，即满足了现场操作的要求，又能实现快速准确的数据处理。

关键字：回弹仪；光电检测；非接触测量

1、引言

混凝土回弹仪是用于混凝土结构或构件抗压强度无损检测的一种仪器。混凝土结构和构件的抗压强度直接关系到建筑工程的质量和广大人民的生命和财产安全，它被列入混凝土施工过程检测的一项强制性国家标准。目前市场上普遍使用的回弹仪是模拟指针式的示读回弹仪，使用过程中存在操作劳动强度大、需要多人配合、计算繁琐等弊端；特别是检测结果存在很大的人为因素，给混凝土施工带来了很大的安全隐患。本文提出的基于光电检测的智能回弹仪系统，通过对回弹仪工作时弹击锤的受力分析，建立了弹击锤运动模型，采用间接测量的方法获取回弹仪的回弹值，检测过程中的非接触特点不仅保证了检测结果的精确度，而且还延长了传感器的使用寿命，实验结果表明该方法是解决回弹仪系统测量的最佳方法。

2、回弹仪测量原理

2.1回弹值检测现状

混凝土回弹仪在测量混凝土结构或构件抗压强度时，是利用弹簧驱动弹击锤并通过弹击杆弹击混凝土表面，由此产生的瞬时弹性变形恢复力驱使弹击锤回弹，带动指针回弹并指示出弹回的距离。以回弹值（弹回的距离与冲击前弹击锤至弹击杆的距离之比，按百分比计算）作为混凝土抗压强度相关的指标之一，来推定混凝土的抗压强度。它是用于无损检测结构或构件混凝土抗压强度的一种仪器。

在检测混凝土结构或构件抗压强度的过程中，其中最为关键的是回弹值的检测。目前普遍使用的机械式回弹仪系统，采用的是人眼对回弹仪模拟刻度的直接读取；国家标准规定的示读分辨率为0.5mm，对于光线较暗的操作现场和长时间的检测过程，人眼极易疲劳，很难达到测量精度的要求。采用非人工方法获取回弹值是实现智能化检测的第一步，回弹值的获取方法很多，目前市场上的数字式回弹仪系统对回弹值的检测是在模拟示读框上增加一个薄膜电阻，在电阻两端加上电压，利用指针簧片移动距离对应的电压值来获取回弹值。该方法的最大缺陷在于：对于频繁操作（一幢大楼有上万个检测点）的回弹仪系统，受震动的影响，使用寿命和精度都难以满足用户的要求。

2.2智能回弹值检测原理

本文在研究国内外回弹仪系统的基础上，通过对回弹仪系统的受力分析，建立了回弹仪系统的运动模型；提出了采用光电检测的非接触检测方法。由于弹簧的弹力和回弹仪的长度是一定的，则弹击锤撞击混凝土结构或构件时的速度v是已知和确定的；弹击锤撞击混凝土后，因抗压强度的不同而使得反弹时的初速度v₀有所不同。弹击锤回弹时所受到的阻力是一个恒定的量（按国家标准要求），弹击锤的回弹是一种匀减速运动，其力学运动方程可表示为f=ma，其检测原理图1所示，回弹的距离——回弹值 l可以通过以下式子求得：

⑴

其中v0 ，t ， a可以通过以下运动学方程得到：

⑵⑶

⑷

3、智能回弹仪系统

基于光电检测的智能回弹仪系统主要包括现场数据记录仪和智能回弹仪数据处理系统两大部分。

3.1现场数据记录仪

现场数据记录仪主要完成现场检测结果的计算、其它参数的记录和数据的存储；在本系统中，取s = 10mm， t₁和 t₂是利用MCS-51单片机对指针块通过光电开关时的计数得到的。记录仪的原理框图如图2所示。

3.2智能回弹仪数据处理系统