專利名稱：結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)面板下脫空的檢測裝置及檢測方法，特別涉及一種結(jié) 構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置及檢測方法。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)面板下脫空是由于先天的面板和基層間分離或后天面層塑性彎沉恢復 后而形成的。如混凝土路面板下脫空出現(xiàn)后，由于道路養(yǎng)護和環(huán)境原因，脫空 區(qū)域會隨著使用周期的延長而逐漸發(fā)展。由于脫空的存在，致使車輛載荷在路 面板體內(nèi)產(chǎn)生最大彎拉應力的荷載發(fā)生了變化，產(chǎn)生最大彎拉應力值隨脫空區(qū) 的范圍擴大而急劇增大，而隨著脫空區(qū)域面積的增大，道路的傳荷能力下降很 快，如果不早期發(fā)現(xiàn)和治理，就會使路面板早期斷裂，降低路面板的的使用壽 命，同時，也增加了行駛車輛的危險性，降低了舒適性。再如其它結(jié)構(gòu)，如墻 體脫空也存在類似的問題。
為解決結(jié)構(gòu)面板下脫空早期發(fā)現(xiàn)的問題，申請?zhí)枮?00710027724. 5的專利 申請公開了聲振法水泥路面面板底托空檢測方法及檢測儀，通過定向聲音傳感 器獲得敲擊路面板的聲音信號，經(jīng)過計算機分析后得到是否脫空的結(jié)論；這種 方法雖然能在一定程度上早期發(fā)現(xiàn)路面下基層脫空，但是受到外界千擾比較明 顯，當外界噪音較大時，則影響檢測的準確性；同時，敲擊路面本身產(chǎn)生聲音， 也會使檢測結(jié)果產(chǎn)生誤差，此外，由于敲擊利用重力，因此，此方法無法檢測 墻體等垂直面的脫空現(xiàn)象。
因此，需要一種結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，能夠排除外界噪 聲對檢測結(jié)果的干擾，操作簡單方便，能夠快速準確的得到檢測結(jié)果，為早期發(fā)現(xiàn)和治理結(jié)構(gòu)面板下脫空提供準確依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝 置及檢測方法，能夠排除外界噪聲對檢測結(jié)果的干擾，操作簡單方便，能夠快 速準確的得到檢測結(jié)果，為早期發(fā)現(xiàn)和治理結(jié)構(gòu)面板下脫空提供準確依據(jù)，裝 置結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，包括激振裝置、加速度 傳感器、信號放大器、數(shù)據(jù)采集儀和計算機，所述加速度傳感器設置在待檢測 結(jié)構(gòu)面板上，在待檢測結(jié)構(gòu)面板受激振裝置激振時，保證加速度傳感器與待檢 測結(jié)構(gòu)面板同步振動；加速度傳感器的振動響應信號輸出端依次通過信號放大 器和數(shù)據(jù)采集儀輸入計算機。
進一步，所述激振裝置設置力傳感器，所述力傳感器的信號輸出端依次通 過壓力信號放大器和數(shù)據(jù)采集儀輸入計算機；
進一步，所述激振裝置為激勵力定量化的激勵器，包括支架、外殼、拉桿、 導向桿和錘頭，所述外殼設置在支架上，外殼設置有上端蓋和下端蓋，所述導 向桿以可上下移動的方式設置在外殼內(nèi)，拉桿穿過上端蓋與導向桿上端固定連 接，錘頭穿過下端蓋與導向桿下端固定連接；導向桿上端和上端蓋之間設置施 力彈簧，導向桿下端與下端蓋之間設置回力彈簧；所述力傳感器設置在錘頭下
—山
頓；
進一步，所述加速度傳感器緊貼在待檢測結(jié)構(gòu)面板上； 進一步，所述錘頭下端設置有錘頭墊，所述力傳感器設置在錘頭墊與錘頭 下端之間。
本發(fā)明還公開了一種利用結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置檢測結(jié)構(gòu) 面板下脫空的方法，包括以下步驟
a.將加速度傳感器緊貼在待檢測結(jié)構(gòu)面板上，利用激振裝置敲擊待檢測結(jié)構(gòu)面板，測得密實結(jié)構(gòu)面板固有頻率或/和振幅，并將固有頻率或/和振幅數(shù)值 儲存至計算機；
b.在待檢測結(jié)構(gòu)面板選定檢測范圍并設置至少一個檢測點，將檢測點上設 置加速度傳感器，利用激振裝置瞬間沖擊待檢測結(jié)構(gòu)面板，測得檢測點振動頻 率或/和振幅，并與固有頻率或/和振幅比較。
進一步，步驟a中，所述激振裝置為激勵力定量化的激勵器，調(diào)整激勵力 定量化的激勵器的施力彈簧和回力彈簧的剛度，使施力彈簧最大彈力情況下錘 頭對檢測點只沖擊一次；
進一步，步驟b中，所述檢測點在結(jié)構(gòu)面板上均勻分布；
進一步，激振裝置設置力傳感器，步驟a和步驟b中，在瞬間沖擊待檢測 結(jié)構(gòu)面板的同時，利用力傳感器測得沖擊力數(shù)值，使沖擊力定量化；
進一歩，步驟a和步驟b中，所述加速度傳感器采用緊貼的方式設置在待 檢測結(jié)構(gòu)面板上。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置及 檢測方法，利用密實面層與基體脫空面層在瞬態(tài)沖擊下的響應頻率或/和振幅不 同，能夠快速準確的得到結(jié)構(gòu)面板下是否脫空的檢測結(jié)果，能夠排除外界噪聲 對檢測結(jié)果的干擾，操作簡單方便，為早期發(fā)現(xiàn)和治理結(jié)構(gòu)面板下脫空提供準 確依據(jù)，裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低；激振裝置設置力傳感器，可以將瞬態(tài)沖 擊力的大小定量化或根據(jù)瞬態(tài)沖擊力與面板振動頻率或/和振幅之間的對應關(guān) 系對檢測結(jié)果進行分析，使檢測結(jié)果更為精確；采用激勵力定量化的激勵器， 進一步保證檢測結(jié)果的準確性；激勵器結(jié)構(gòu)簡單，利用激勵彈簧進行敲擊，因 此可以用于墻體托空檢測；加速度傳感器緊密粘貼在待檢測結(jié)構(gòu)面板上，保證 加速度傳感器與檢測點振動同步進行，使檢測結(jié)果更為精確。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖2為激勵器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本實施例中待檢測結(jié)構(gòu)面板為混凝土路面結(jié)構(gòu)。
本實施例的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，包括激振裝置2、加速 度傳感器1、信號放大器4、數(shù)據(jù)采集儀5和計算機6，加速度傳感器1設置在 待檢測結(jié)構(gòu)面板7上，在待檢測結(jié)構(gòu)面板7受激振裝置2激振時，保證加速度 傳感器1與待檢測結(jié)構(gòu)面板7同步振動，本實施例中，加速度傳感器1緊貼在 待檢測結(jié)構(gòu)面板7上，加速度傳感器1的振動響應信號輸出端依次通過信號放 大器4和數(shù)據(jù)采集儀5輸入計算機6;
激振裝置2為激勵力定量化的激勵器，包括支架27、外殼21、拉桿20、導 向桿25和錘頭28，所述外殼21設置在支架27上，外殼21設置有上端蓋22和 下端蓋23，導向桿25以可上下移動的方式設置在外殼21內(nèi)，拉桿20穿過上端 蓋22與導向桿25上端固定連接，錘頭28穿過下端蓋23與導向桿25下端固定 連接；導向桿25上端和上端蓋22之間設置施力彈簧24，導向桿25下端與下端 蓋23之間設置回力彈簧26;錘頭28下端設置有錘頭墊29，在錘頭墊29與錘 頭28下端之間設置力傳感器8，激勵力大小可以用改變激勵行程或錘頭質(zhì)量來 調(diào)整，并將沖擊力定量化；力傳感器8的信號輸出端依次通過壓力信號放大器3 和數(shù)據(jù)采集儀5輸入計算機6。
當然，激振裝置2并不局限于本實施例的結(jié)構(gòu)，也可以是重錘等其它施力 裝置，都能達到發(fā)明目的；加速度傳感器1并不局限于緊貼在待檢測結(jié)構(gòu)面板7 上，也可以通過其它剛性構(gòu)件設置于待檢測結(jié)構(gòu)面板7上，同樣可實現(xiàn)發(fā)明目 的。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置檢測結(jié)構(gòu)面板下脫空的方 法，包括以下步驟a. 將加速度傳感器1緊貼在待檢測結(jié)構(gòu)面板7上，用激振裝置2瞬間沖擊 待檢測結(jié)構(gòu)面板7，調(diào)整激勵力定量化的激勵器的施力彈簧和回力彈簧的剛度， 使施力彈簧最大彈力情況下錘頭對檢測點只沖擊一次；測得密實結(jié)構(gòu)面板固有 頻率和振幅，并將固有頻率和振幅數(shù)值儲存至計算機6;激振裝置2為前述激勵 力定量化的激勵器；同時，利用力傳感器8測得沖擊力數(shù)值，使沖擊力定量化。
b. 在待檢測結(jié)構(gòu)面板7選定檢測范圍并設置在結(jié)構(gòu)面板上均勻分布的多個 檢測點，將每個檢測點上緊密粘貼加速度傳感器l，利用激振裝置2瞬間沖擊待 檢測結(jié)構(gòu)面板7，測得檢測點振動頻率和振幅，并與固有頻率和振幅比較，同時， 利用力傳感器8測得沖擊力數(shù)值，使沖擊力定量化，保證每次沖擊的瞬態(tài)沖擊 力的數(shù)值不變或保持在一定范圍內(nèi)；
在沖擊力定量化的前提下，如果有檢測點振動頻率明顯小于固有頻率，或 檢測點振幅明顯大于固有振幅，則有脫空現(xiàn)象，否則重新選擇檢測點進行檢測； 這種檢測方式消除了噪音等其它干擾因素的影響，檢測結(jié)果客觀、準確。 同時檢測頻率和振幅，能夠取得多項數(shù)據(jù)，保證結(jié)果的準確性。 當然，檢測過程中，也可以只檢測固有頻率或振幅，同樣也能達到發(fā)明目的。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管 參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解， 可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1. 一種結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，其特征在于包括激振裝置(2)、加速度傳感器(1)、信號放大器(4)、數(shù)據(jù)采集儀(5)和計算機(6)，所述加速度傳感器(1)設置在待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)上，在待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)受激振裝置(2)激振時，保證加速度傳感器(1)與待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)同步振動；加速度傳感器(1)的振動響應信號輸出端依次通過信號放大器(4)和數(shù)據(jù)采集儀(5)輸入計算機(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，其特征 在于所述激振裝置(2)設置力傳感器(8)，所述力傳感器(8)的信號輸出 端依次通過壓力信號放大器(3)和數(shù)據(jù)采集儀(5)輸入計算機(6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，其特征 在于所述激振裝置(2)為激勵力定量化的激勵器，包括支架(27)、外殼(21)、 拉桿(20)、導向桿(25)和錘頭(28)，所述外殼(21)設置在支架(27)上， 外殼(21)設置有上端蓋(22)和下端蓋(23)，所述導向桿(25)以可上下移 動的方式設置在外殼(21)內(nèi)，拉桿(20)穿過上端蓋(22)與導向桿(25) 上端固定連接，錘頭(28)穿過下端蓋(23)與導向桿(25)下端固定連接； 導向桿(25)上端和上端蓋(22)之間設置施力彈簧(24)，導向桿(25)下端 與下端蓋(23)之間設置回力彈簧(26);所述力傳感器(8)設置在錘頭(28) 下端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，其特征 在于所述加速度傳感器(1)緊貼在待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，其特征 在于所述錘頭(28)下端設置有錘頭墊(29)，所述力傳感器(8)設置在錘 頭墊(29)與錘頭(28)下端之間。
6. —種利用權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置檢測結(jié)構(gòu)面板下脫空的方法，其特征在于 包括以下步驟-a. 將加速度傳感器(1)設置在待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)上，用激振裝置(2) 瞬間沖擊待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)，測得密實結(jié)構(gòu)面板固有頻率或/和振幅，并將固 有頻率或/和振幅數(shù)值儲存至計算機(6);b. 在待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)選定檢測范圍并設置至少一個檢測點，將檢測 點上設置加速度傳感器(1)，利用激振裝置(2)瞬間沖擊待檢測結(jié)構(gòu)面板(7)， 測得檢測點振動頻率或/和振幅，并與密實結(jié)構(gòu)的固有頻率或/和振幅比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測結(jié)構(gòu)面板下脫空的方法，其特征在于步 驟a中，所述激振裝置(2)為激勵力定量化的激勵器，調(diào)整激勵力定量化的激 勵器的施力彈簧和回力彈簧的剛度，使施力彈簧最大彈力情況下錘頭對檢測點 只沖擊一次。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測結(jié)構(gòu)面板下脫空的方法，其特征在于步驟 b中，所述檢測點在結(jié)構(gòu)面板上均勻分布。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6、 7或8所述的檢測結(jié)構(gòu)面板下脫空的方法，其特征在 于激振裝置(2)設置力傳感器(8)，步驟a和步驟b中，在瞬間沖擊待檢測 結(jié)構(gòu)面板(7)的同時，利用力傳感器(8)測得沖擊力數(shù)值，使沖擊力定量化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測結(jié)構(gòu)面板下脫空的方法，其特征在于步 驟a和步驟b中，所述加速度傳感器(1)采用緊貼的方式設置在待檢測結(jié)構(gòu)面 板(7)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置及檢測方法，包括激振裝置、加速度傳感器、信號放大器、數(shù)據(jù)采集儀和計算機，加速度傳感器設置在待檢測結(jié)構(gòu)面板上，在待檢測結(jié)構(gòu)面板受激振裝置激振時，加速度傳感器與待檢測結(jié)構(gòu)面板同步振動，加速度傳感器的振動響應信號輸出端依次通過信號放大器和數(shù)據(jù)采集儀輸入計算機，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)面板下脫空的瞬態(tài)沖擊法檢測裝置，利用密實面層與基體脫空面層在瞬態(tài)沖擊下的響應頻率與響應頻率或振幅不同，能夠快速準確的得到結(jié)構(gòu)面板下是否脫空的檢測結(jié)果，能夠排除外界噪聲對檢測結(jié)果的干擾，操作簡單方便，為早期發(fā)現(xiàn)和治理結(jié)構(gòu)面板下脫空提供準確依據(jù)，裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
文檔編號G01N29/34GK101446572SQ20081023339
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者偉 張, 易志堅, 楊慶國, 靜 王, 騎 王, 厲 鐘, 西 韓 申請人:重慶交通大學