一種基于非線性二次諧波理論的混凝土無損檢測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于非線性二次諧波理論的混凝土無損檢測設(shè)備，屬于混凝土超 聲無損檢測領(lǐng)域。具體地說，就是基于非線性二次諧波理論，采用空氣耦合超聲無損檢測技 術(shù)，從而進(jìn)行快速、大面積地檢測混凝土損傷。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的混凝土無損檢測方法主要有回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法等?；貜椃?由于成本低，操作簡單等特點，在工程應(yīng)用中應(yīng)用最為廣泛，但是由于回彈值只能代表結(jié)構(gòu) 表面混凝土的質(zhì)量，無法檢測內(nèi)部混凝土質(zhì)量，因此其可靠性相當(dāng)有限。傳統(tǒng)的超聲法和超 聲-回彈綜合法雖然能檢測混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是其原理是利用傳統(tǒng)的聲學(xué)參數(shù)，如聲時、 聲速等參數(shù)來檢測混凝土內(nèi)部的較大缺陷。但是，在工程中往往還涉及到混凝土在物理或 化學(xué)作用下產(chǎn)生分布式微裂縫的損傷形式，傳統(tǒng)聲時、聲速等參數(shù)對于這種分布式微裂縫 的檢測并不具有足夠的敏感性，因此傳統(tǒng)的超聲法或超聲-回彈綜合法不能應(yīng)用于混凝土 微裂縫和早期損傷的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明專利要解決的技術(shù)問題：
[0004] 為解決現(xiàn)有混凝土超聲無損檢測在微裂縫檢測上的空缺，同時解決現(xiàn)有檢測技術(shù) 可靠性、靈敏性、便捷性不足等問題，本發(fā)明提供一種基于非線性二次諧波理論的混凝土無 損檢測設(shè)備，它采用的非線性超聲無損檢測技術(shù)是基于混凝土損傷后非線性參數(shù)明顯增大 的特點，經(jīng)過眾多實驗研宄表明，該檢測設(shè)備具有極高的靈敏度和可靠度，不僅適用于混凝 土大裂縫檢測，還適用于混凝土在物理作用（受壓、受拉等）或化學(xué)作用（凍融、侵蝕等）下 產(chǎn)生分布式微裂縫的混凝土損傷檢測。此外，本發(fā)明在超聲設(shè)備上增加帶滾輪的機(jī)動系統(tǒng)， 提高了設(shè)備操作性，因此能夠快速地、便捷地在混凝土表面移動，從而進(jìn)行大面積混凝土檢 測。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明一種基于非線性二次諧波理論的混凝土無損檢測設(shè)備，它由四部分構(gòu)成： 超聲檢測系統(tǒng)；機(jī)動系統(tǒng)；數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)；與計算機(jī)終端。它們之間的關(guān)系是：首先計 算機(jī)終端通過無線傳輸發(fā)出指令，控制機(jī)動系統(tǒng)搭載超聲檢測系統(tǒng)到達(dá)待檢測區(qū)域，然后 計算機(jī)終端通過無線傳輸向信號發(fā)生器發(fā)出指令，設(shè)定發(fā)射的超聲信號參數(shù)，之后超聲檢 測系統(tǒng)產(chǎn)生初始超聲信號并接收透過混凝土的超聲信號，接收的超聲信號可暫存于存儲器 或通過無線傳輸器傳給計算機(jī)終端，進(jìn)行實時處理。由于超聲檢測系統(tǒng)與計算機(jī)終端分離， 只需人工通過計算機(jī)終端向超聲檢測設(shè)備發(fā)出指令，而不需人工托舉、移動檢測設(shè)備，因而 檢測過程更加簡單便捷，由于超聲系統(tǒng)搭載于帶有輪子的機(jī)動系統(tǒng)上，能夠快速在混凝土 表面移動，實現(xiàn)快速，大面積地混凝土檢測。
[0007] 所述的超聲檢測系統(tǒng)由信號發(fā)生器，大功率發(fā)射換能器，接收換能器以及信號處 理器組成，彼此之間相互連接。超聲檢測系統(tǒng)采用空氣耦合超聲換能技術(shù)，信號發(fā)生器產(chǎn)生 信號，通過大功率發(fā)射換能器發(fā)出信號，超聲信號透過空氣和混凝土，再由接收換能器接受 信號，通過信號處理器處理，即可得到接收到的超聲信號。由于該系統(tǒng)是用空氣做為超聲耦 合劑，為了彌補(bǔ)空氣和混凝土聲阻抗不匹配造成的超聲衰減，因此采用大功率發(fā)射換能器。 信號發(fā)生器與信號處理器、無線傳輸系統(tǒng)集成于一個聚丙烯盒中，信號發(fā)生器外接一接口 搭接大功率發(fā)射換能器，信號處理器外接一接口搭接接收換能器。
[0008] 所述的機(jī)動系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)、底盤車架、遙控系統(tǒng)組成。驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置的 馬達(dá)、電子調(diào)速器、2軸4輪傳動系統(tǒng)組成。底盤為鋁合金設(shè)計，遙控系統(tǒng)集成于無線傳輸器 中，其原理和遙控汽車相似，遙控系統(tǒng)可接收計算機(jī)終端發(fā)出的指令并運(yùn)行。裝有超聲系統(tǒng) 的聚丙烯盒用螺栓整體固定于底盤車架之上，底盤車架上帶有兩圓形開口用于穿過大功率 發(fā)射換能器和接收換能器。
[0009] 所述的數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)包括存儲器和無線傳輸器。存儲器用于存儲信號處理器 得到的超聲信號，無線傳輸器可接收計算機(jī)終端對信號發(fā)生器和機(jī)動系統(tǒng)的指令，同時也 可將信號處理器處理的超聲的信號傳給計算機(jī)終端。
[0010] 所述的計算機(jī)終端由無線傳輸系統(tǒng)和便攜式計算機(jī)組成。無線傳輸系統(tǒng)用于向信 號發(fā)生器及機(jī)動系統(tǒng)發(fā)出指令并接收波形信號，便攜式計算機(jī)通過已有程序?qū)邮盏男盘?進(jìn)行現(xiàn)場實時處理。
[0011] 本發(fā)明的原理：
[0012] 本發(fā)明對于接收的聲信號處理是基于非線性超聲理論，與傳統(tǒng)的超聲檢測設(shè)備具 有明顯不同，主要是通過混凝土材料非線性參數(shù)的變化，表征混凝土結(jié)構(gòu)損傷。
[0013] 混凝土的非線性特征一般可在本構(gòu)關(guān)系中引入二階模量，有
【主權(quán)項】
1. 一種基于非線性二次諧波理論的混凝土無損檢測設(shè)備，其特征在于：它由四部分構(gòu) 成：超聲檢測系統(tǒng)；機(jī)動系統(tǒng)；數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)和計算機(jī)終端；首先計算機(jī)終端通過無線 傳輸發(fā)出指令，控制機(jī)動系統(tǒng)搭載超聲檢測系統(tǒng)到達(dá)待檢測區(qū)域，然后計算機(jī)終端通過無 線傳輸向信號發(fā)生器發(fā)出指令，設(shè)定發(fā)射的超聲信號參數(shù)，之后超聲檢測系統(tǒng)產(chǎn)生初始超 聲信號并接收透過混凝土的超聲信號，接收的超聲信號暫存于存儲器或通過無線傳輸器傳 給計算機(jī)終端，進(jìn)行實時處理；由于超聲檢測系統(tǒng)與計算機(jī)終端分離，只需人工通過計算機(jī) 終端向超聲檢測設(shè)備發(fā)出指令，而不需人工托舉、移動檢測設(shè)備，因而檢測過程簡單便捷， 由于超聲系統(tǒng)搭載于帶有輪子的機(jī)動系統(tǒng)上，能夠快速在混凝土表面移動，實現(xiàn)快速，大面 積地混凝土檢測； 所述的超聲檢測系統(tǒng)由信號發(fā)生器，大功率發(fā)射換能器，接收換能器以及信號處理器 組成，彼此之間相互連接；超聲檢測系統(tǒng)采用空氣耦合超聲換能技術(shù)，信號發(fā)生器產(chǎn)生信 號，通過大功率發(fā)射換能器發(fā)出信號，超聲信號透過空氣和混凝土，再由接收換能器接受信 號，通過信號處理器處理，即得到接收到的超聲信號；由于該系統(tǒng)是用空氣做為超聲耦合 劑，為了彌補(bǔ)空氣和混凝土聲阻抗不匹配造成的超聲衰減，因此采用大功率發(fā)射換能器；信 號發(fā)生器與信號處理器、無線傳輸系統(tǒng)集成于一個聚丙烯盒中，信號發(fā)生器外接一接口搭 接大功率發(fā)射換能器，信號處理器外接一接口搭接接收換能器； 所述的機(jī)動系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)、底盤車架、遙控系統(tǒng)組成；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置的馬 達(dá)、電子調(diào)速器和2軸4輪傳動系統(tǒng)；底盤為鋁合金設(shè)計，遙控系統(tǒng)集成于無線傳輸器中，其 原理和遙控汽車相同，遙控系統(tǒng)接收計算機(jī)終端發(fā)出的指令并運(yùn)行；裝有超聲系統(tǒng)的聚丙 烯盒用螺栓整體固定于底盤車架之上，底盤車架上帶有兩圓形開口用于穿過大功率發(fā)射換 能器和接收換能器； 所述的數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)包括存儲器和無線傳輸器；存儲器用于存儲信號處理器得到 的超聲信號，無線傳輸器接收計算機(jī)終端對信號發(fā)生器和機(jī)動系統(tǒng)的指令，同時也將信號 處理器處理的超聲的信號傳給計算機(jī)終端； 所述的計算機(jī)終端由無線傳輸系統(tǒng)和便攜式計算機(jī)組成；無線傳輸系統(tǒng)用于向信號發(fā) 生器及機(jī)動系統(tǒng)發(fā)出指令并接收波形信號，便攜式計算機(jī)通過已有程序?qū)邮盏男盘栠M(jìn)行 現(xiàn)場實時處理。
【專利摘要】一種基于非線性二次諧波理論的混凝土無損檢測設(shè)備，它由超聲檢測系統(tǒng)、機(jī)動系統(tǒng)、數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)和計算機(jī)終端組成；計算機(jī)終端通過無線傳輸發(fā)出指令，控制機(jī)動系統(tǒng)搭載超聲檢測系統(tǒng)到達(dá)待檢測區(qū)域，計算機(jī)終端通過無線傳輸向信號發(fā)生器發(fā)出指令，設(shè)定發(fā)射的超聲信號參數(shù)，超聲檢測系統(tǒng)產(chǎn)生初始超聲信號并接收透過混凝土的超聲信號，接收的超聲信號暫存于存儲器或通過無線傳輸器傳給計算機(jī)終端，進(jìn)行實時處理；由于超聲檢測系統(tǒng)與計算機(jī)終端分離，只需人工通過計算機(jī)終端向超聲檢測設(shè)備發(fā)出指令，因而檢測過程簡單便捷，由于超聲系統(tǒng)搭載于帶有輪子的機(jī)動系統(tǒng)上，能夠快速在混凝土表面移動，實現(xiàn)快速，大面積地混凝土檢測。
【IPC分類】G01N29-04
【公開號】CN104655727
【申請?zhí)枴緾N201510064047
【發(fā)明人】陳軍, 王豪
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月6日