鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法，所述鋼板粘貼密實度檢測裝置包括多個用于發(fā)射超聲波的發(fā)射換能器、多個用于接收超聲波的接收換能器、掃描裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；多個所述發(fā)射換能器、多個所述接收換能器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)依次連接，所述掃描裝置與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并聯(lián)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括用于放大所述接收換能器接收到的信號的放大器和用于對數(shù)據(jù)進行圖形顯示的示波器。本發(fā)明提供的鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法不損傷構(gòu)件、檢測可靠、工作量小、工作效率高、可定性定量檢測脫空程度。
【專利說明】
鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及土木建筑工程領域，具體涉及一種鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002 ]粘鋼加固亦稱粘貼鋼板加固，是將鋼板米用尚性能的環(huán)氧類粘接劑粘結(jié)于混凝土 構(gòu)件的表面，使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構(gòu)件承 載能力及剛度的目的，可以對橋梁、房屋等進行加固。因此鋼板的粘貼質(zhì)量直接影響加固效 果的發(fā)揮，從而對其粘貼質(zhì)量的檢測便至關重要。
[0003]以下為常用檢測方法：
[0004]鉆孔取芯法，具體為對混凝土隨機選取一定檢測點開孔，提取混凝土芯樣檢測，從 而對粘貼質(zhì)量進行判斷，但該法對構(gòu)件本身會造成損傷；
[0005] 人工敲擊法，具體為人工敲擊鋼板，從其發(fā)聲狀況判斷是否脫空及大致判斷脫空 程度，該法僅能定性判斷鋼板與混凝土的粘結(jié)狀況，無法準確判斷鋼板粘貼脫空的程度。
[0006] 以上方法中有損檢測法會對混凝土造成損傷，很多場合無法使用。人工敲擊的無 損檢測法受操作人員的經(jīng)驗和主觀意識的影響，檢測結(jié)果不夠客觀、準確。
[0007] 經(jīng)檢索，申請?zhí)枮?01310656933.1、名稱為"一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)"的 專利申請公開了如下技術方案：
[0008] "1. 一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括用于檢測鋼管在被敲擊時 鋼管的發(fā)出聲音的數(shù)據(jù)信息的檢測裝置（1)，所述檢測裝置（1)將檢測到的數(shù)據(jù)信息輸出至 數(shù)據(jù)處理單元(2)，所述數(shù)據(jù)處理單元(2)接收檢測裝置(1)傳送的聲時、聲速、振幅、頻率和 波形參數(shù)信息，并將上述信息進行處理、計算，判斷該鋼管內(nèi)的混凝土均勻性是否良好。 [0009] 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，其特征還在于:所述數(shù)據(jù) 處理單元(2)包括用于存儲標準化鋼管的聲時值信息的儲存模塊(21)、用于接收儲存模塊 (21)傳送的標準化鋼管的聲時值信息，并與新接收到的待測鋼管的檢測信息進行比較，判 斷該鋼管是否存在缺陷問題的診斷模塊(22)。
[0010] 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，其特征還在于:該鋼管 脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，還包括報警單元(3)，所述報警單元(3)與數(shù)據(jù)處理單元(2)連接， 接收數(shù)據(jù)處理單元(2)傳送的指令信息。"
[0011] 但上述技術方案只能對鋼管的是否脫空進行定性檢測，不能對鋼管的脫空程度進 行定量判斷，且檢測對象僅限于標準化的鋼管，檢測范圍比較窄。
[0012] 另有申請?zhí)枮?00910183514.4,名稱為"鋼管脫空超聲檢測方法"的專利申請公開 了如下技術方案：
[0013] "鋼管脫空超聲檢測方法，其特征是，該方法包括以下步驟；
[0014] 步驟1確定每根鋼管的檢測斷面，在鋼管表面設置若干測線，每根測線分布在鋼管 斷面直徑的兩端，各測線在鋼管表面均勻分布；
[0015] 步驟2用小錘對拱肋各斷面各測線敲擊，根據(jù)敲擊聲對鋼管內(nèi)的混凝土密實度進 行初步判斷，并記錄判處結(jié)果，對處判有缺陷的地方作為重點檢測對象；
[0016] 步驟3用工具尺測出各斷面測線的直徑，并記錄；
[0017] 步驟4在鋼管表面涂抹耦合劑，對每個測線用檢測裝置進行檢測，并記錄儀器顯示 的聲時、聲速、振幅、頻率和波形參數(shù)；
[0018] 步驟5對上步驟記錄的多組數(shù)據(jù)進行分析計算，得出管內(nèi)的混凝土均勻狀況；
[0019] 步驟6如果鋼管內(nèi)混凝土均勻性好，則進行管內(nèi)缺陷的定量計算，通過檢測裝置測 出的聲時值，計算出各斷面的管內(nèi)缺陷值;如果鋼管內(nèi)混凝土均勻性不好，則得出結(jié)論，完 成檢測。"
[0020] 以上方案具有如下問題：
[0021] 首先，需要用小錘敲擊以進行人工的初步判斷，主觀影響因素大。
[0022] 其次，采取表面對測，為檢測整個斷面，需要在被測構(gòu)件上布置很多檢測點，增大 了檢測工作量，工作效率低。
[0023]最后，檢測數(shù)據(jù)信息太多，沒有建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，整個檢測過程以及數(shù)據(jù)處理工 作繁雜。
[0024]故本領域仍需要一種不損傷構(gòu)件、檢測可靠、工作量小、工作效率高、可定性定量 檢測鋼板脫空程度的裝置或/和方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0025] 為克服現(xiàn)有技術中鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法的不足，本發(fā)明提供一種檢測 可靠、工作量小、工作效率高、可定性定量檢測脫空程度的鋼板粘貼密實度檢測裝置及方 法。具體方案如下：
[0026] -種鋼板粘貼密實度檢測裝置，所述檢測裝置包括用于發(fā)射超聲波的發(fā)射換能 器、用于接收超聲波的接收換能器、掃描裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0027]所述發(fā)射換能器、所述接收換能器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)依次連接，所述掃描裝置 一端連接所述發(fā)射換能器，另一端連接所述接收換能器，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括用于放大 所述接收換能器接收到的信號的放大器和用于對數(shù)據(jù)進行圖形顯示的示波器。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析 模塊和預警模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊、所述數(shù)據(jù)分析模塊與所述預警模塊依次連接。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述數(shù)據(jù)分析模塊包括計算方法選擇模塊和計算 結(jié)果比較模塊，所述計算方法選擇模塊、所述計算結(jié)果比較模塊相互連接。
[0030] -種鋼板粘貼密實度檢測方法，包括如下步驟：
[0031] S1、在鋼板混凝土構(gòu)件兩側(cè)對應且均勻地布置若干檢測點；
[0032] S2、將各個所述發(fā)射換能器布置在鋼板一側(cè)的檢測點上，將各個所述接收換能器 布置在混凝土一側(cè)的檢測點上；
[0033] S3、連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與各個所述接收換能器，所述掃描裝置在檢測點范圍 內(nèi)對構(gòu)件進行來回掃描，各檢測點信息同時測出，然后所述接收換能器將信號輸入所述數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)進行處理，最后輸出檢測結(jié)果，需要進行下個區(qū)域的檢測時，將檢測裝置移至相 應的位置即可。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述步驟S3具體包括如下步驟：
[0035] S31、所述接收換能器接收到的信號被所述放大器放大，經(jīng)放大的信號隨后被傳輸 至所述數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0036] S32、所述數(shù)據(jù)存儲模塊將接收到的經(jīng)放大的信號輸送至所述數(shù)據(jù)分析模塊(42);
[0037] S33、所述數(shù)據(jù)分析模塊對收到的信號進行計算分析，所述示波器對所述數(shù)據(jù)分析 模塊輸出的信號進行波形的圖樣顯示，然后將分析信號傳輸至所述預警模塊，所述預警模 塊顯示所述數(shù)據(jù)分析模塊的分析結(jié)果，若數(shù)據(jù)超出預設范圍，則進行預警;若數(shù)據(jù)在正常范 圍內(nèi)，則顯示正常。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述步驟S33包括選擇適用于不同場合的計算方 法的步驟和比較不同的計算結(jié)果精度的步驟。
[0039] 本發(fā)明提供的技術方案具有如下有益效果：
[0040] 1、鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)僅具有數(shù)據(jù)處理單元，其根據(jù)接收到的檢測裝置傳 送的聲時、聲速、振幅、頻率和波形參數(shù)信息，將上述信息進行處理、計算，判斷該鋼管內(nèi)的 混凝土均勻性是否良好，該方案還具有儲存模塊、報警單元，但都僅能檢測鋼管與混凝土粘 貼處是否脫空，不能對脫空程度進行檢測，即不可定量檢測脫空程度。本發(fā)明提供的技術方 案除了能對鋼板與混凝土是否脫空進行檢測，還可通過具體的算法，計算出鋼板的脫空程 度，從而更好地檢測鋼板和混凝土的粘貼質(zhì)量，更好地進行維修，以防止事故發(fā)生。
[0041] 2、鋼管脫空超聲檢測方法的步驟4為在鋼管表面涂抹耦合劑，對每個測線用檢測 裝置進行檢測，在鋼管表面涂抹耦合劑比較費時，且該步驟需要對每個測線逐個檢測，比較 費時，工作量大，而本發(fā)明提供的方案中使用掃描裝置，可對不同檢測點進行自動掃描，時 間短，不需逐個檢測，工作量小，工作效率高。
[0042] 3、鋼管脫空超聲檢測方法的步驟2需要用小錘對拱肋各測線進行敲擊，然后根據(jù) 敲擊聲對鋼管內(nèi)的混凝土密實度進行初判，記錄判處結(jié)果，將判處有缺陷的地方作為重點 檢測對象，因為敲擊由操作人員執(zhí)行，不同操作人員的習慣不一樣，力度不一樣，細心程度 也不一樣，且使用的小錘可能也會不相同，故主觀因素影響較大，很有可能影響初判結(jié)果， 漏掉有缺陷的地方，其檢測準確率有待提升。本方案提供的檢測方法均為自動檢測，不需要 人工敲擊鋼板，故不存在主觀因素的影響，檢測可靠性高。
[0043] 4、鋼管脫空超聲檢測方法中需要人工使用小錘敲擊，且需要逐個涂抹耦合劑，操 作復雜繁瑣，而本發(fā)明提供的技術方法無需人工操作，使用簡單方便。
[0044] 5、本方案提供的檢測裝置設備輕巧、對人體無害、靈敏度高、適用性好、穿透力強， 可及時得到探傷結(jié)果，并能在線檢查正在運行的裝置和設備。
[0045] 6、采用空間交叉對測法，布置檢測點較少，且可對構(gòu)件進行較大范圍掃描，從而得 到更準確的檢測結(jié)果。
[0046] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0047] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領 域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附 圖，其中：
[0048]圖1是本技術方案提供的檢測裝置的示意圖；
[0049]圖2是超聲波探頭的檢測點布置圖；
[0050] 圖3是鋼板脫粘時的超聲波傳播路線圖；
[0051] 圖中：1、發(fā)射換能器，2、接收換能器，3、掃描裝置，4、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，41、數(shù)據(jù)存儲 模塊，42、數(shù)據(jù)分析模塊，43、預警模塊，44、放大器，45、示波器；
[0052] 01、鋼板，02、混凝土。
【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯 然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0054]請參閱圖1~圖3,一種鋼板粘貼密實度檢測裝置，包括多個用于發(fā)射超聲波的發(fā) 射換能器1、多個用于接收超聲波的接收換能器2、掃描裝置3和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4。
[0055] 所述發(fā)射換能器1、所述接收換能器2與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4依次連接，所述掃描裝 置3-端連接所述發(fā)射換能器1，另一端連接所述接收換能器2,所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4包括用 于放大所述接收換能器2接收到的信號的放大器44和用于對數(shù)據(jù)進行圖形顯示的示波器 45 〇
[0056] -種鋼板粘貼密實度檢測方法，包括如下步驟：
[0057] S1、在鋼板混凝土構(gòu)件兩側(cè)對應且均勻地布置若干檢測點；
[0058] S2、將各個所述發(fā)射換能器1布置在鋼板01-側(cè)的檢測點上，同時將各個所述接收 換能器2布置在混凝土 02-側(cè)對應的檢測點上；
[0059] S3、連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4與各個所述接收換能器2,所述掃描裝置3在檢測點范 圍內(nèi)對構(gòu)件進行來回掃描，各檢測點信息同時測出，然后所述接收換能器2將信號輸入所述 數(shù)據(jù)處理系4統(tǒng)進行處理，最后輸出檢測結(jié)果，需要進行下個區(qū)域的檢測時，將檢測裝置移 至相應的位置即可。
[0060] 請參閱圖2，鋼板01-側(cè)的超聲波檢測點記為Ml~M8 (此處以8個檢測點為例，實際 檢測中根據(jù)需要確定），混凝土 02-側(cè)的超聲波檢測點記為N1~N8，M1~M8處均布置有所述 發(fā)射換能器1，N1~N8處均布置有所述接收換能器2,布置完畢后，所述掃描裝置3在檢測點 范圍內(nèi)對構(gòu)件進行來回掃描，然后開始檢測。檢測時，檢測點Ml~M8處的各個所述發(fā)射換能 器1同時發(fā)射超聲波，檢測點N1~N8處的各個所述接收換能器2同時相應接收超聲波，N1接 收Ml發(fā)射的超聲波，N2接收M2發(fā)射的超聲波，依次類推。各個檢測點根據(jù)檢測需要均勻分 布。
[0061] 為保證測試結(jié)果的準確性，測試過程中，必須使用同一臺檢測裝置，同一對收發(fā)換 能器、同一電壓及相同的發(fā)射頻率。
[0062]超聲波空間交叉對測法的檢測原理詳述如下：
[0063]請繼續(xù)參閱圖2和圖3,根據(jù)多面體展開后兩點之間的最短距離可以得出圖3所示 的Ml和N1之間沿鋼板的最短距離為M1RN1的路徑長度，因此，基于超聲波傳輸?shù)脑?，?br>，其中，^7?為所述發(fā)射換能器1的發(fā)射探頭和所述接收換能器2 的接收探頭之間最短的距離，為兩探頭之間沿鋼板01的最短距離。
[0064] 若鋼板的聲速?。ぁ? 5 70〇111/8計，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)截面尺寸射1#1. = 1205/?洲，_ Ml兄VI = 1886/;""，由tc = ts得vc = 3651.5m/s，因此可得知鋼板粘貼質(zhì)量情況。
[0065] 鋼板粘貼缺陷主要表現(xiàn)為脫粘，定量檢測脫粘尺寸有其上限值，上限值是由于透 射波遲于折射波或繞射波到達檢測點而未能成為首波所致，因此超聲波的繞射過脫空缺陷 后再通過混凝土內(nèi)部到達接收換能器的傳播時間為：
[0067] 則脫空或脫粘厚度定量檢測的實際上限值為hmax=(U-t) · vk
[0068] 其中D為檢測點之間混凝土0 2的厚度;α為入射角；Vk為超聲波在空氣中的傳播速 度;d為鋼板厚度。
[0069]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4包括數(shù)據(jù)存儲模塊41、數(shù)據(jù)分析模塊42和預警模塊 43,所述數(shù)據(jù)存儲模塊41、所述數(shù)據(jù)分析模塊42與所述預警模塊43依次連接，所述放大器44 連接所述數(shù)據(jù)存儲模塊41，所述示波器45連接所述預警模塊43。
[0070]進一步地，所述數(shù)據(jù)分析模塊42包括計算方法選擇模塊和計算結(jié)果比較模塊，所 述計算方法選擇模塊、所述計算結(jié)果比較模塊相互連接。
[0071 ] 進一步地，所述步驟S3具體包括如下步驟：
[0072] S31、所述接收換能器2接收到的信號被所述放大器44放大，經(jīng)放大的信號隨后被 傳輸至所述數(shù)據(jù)存儲模塊41;
[0073] S32、所述數(shù)據(jù)存儲模塊41將接收到的經(jīng)放大的信號輸送至所述數(shù)據(jù)分析模塊42;
[0074] S33、所述數(shù)據(jù)分析模塊42對收到的信號進行計算分析，判斷方法包括首波聲時法 (聲速法）、波形識別法、首波頻率法以及首波幅度法等，所述示波器45對所述數(shù)據(jù)分析模塊 42輸出的信號進行波形的圖樣顯示，然后將分析信號傳輸至所述預警模塊43,所述預警模 塊43顯示所述數(shù)據(jù)分析模塊42的分析結(jié)果，若數(shù)據(jù)超出預設范圍，則進行預警，并定量評估 鋼板粘貼脫空量，即密實度的大小;若數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，則顯示正常。
[0075] 進一步地，所述步驟S33包括選擇適用于不同場合的計算方法的步驟和比較不同 的計算結(jié)果精度的步驟，具體為設置自動選擇功能鍵，里面編制多種鋼板粘貼質(zhì)量的判斷 方法模塊，根據(jù)需要選取不同的方法進行分析判斷。
[0076] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是利用 本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，直接或間接運用在其它相關的 技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋼板粘貼密實度檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括多個用于發(fā)射超聲 波的發(fā)射換能器（1)、多個用于接收超聲波的接收換能器(2)、掃描裝置(3)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (4)； 多個所述發(fā)射換能器（1)、多個所述接收換能器(2)與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)依次連接， 所述掃描裝置(3)-端連接所述發(fā)射換能器(1)，另一端連接所述接收換能器(2)，所述數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)(4)包括用于放大所述接收換能器(2)接收到的信號的放大器(44)和用于對數(shù)據(jù) 進行圖形顯示的示波器(45)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板粘貼密實度檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (4)包括數(shù)據(jù)存儲模塊(41)、數(shù)據(jù)分析模塊(42)和預警模塊(43)，所述數(shù)據(jù)存儲模塊(41)、 所述數(shù)據(jù)分析模塊(42)與所述預警模塊(43)依次連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼板粘貼密實度檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊 (42) 包括相互連接的計算方法選擇模塊和計算結(jié)果比較模塊。4. 一種鋼板粘貼密實度檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 在鋼板混凝土構(gòu)件兩側(cè)對應且均勻地布置若干檢測點； 52、 將多個所述發(fā)射換能器（1)布置在鋼板(01)-側(cè)的檢測點上，同時將多個所述接收 換能器(2)布置在混凝土 (02)-側(cè)的檢測點上； 53、 連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)與各個所述接收換能器(2)，所述掃描裝置(3)在檢測點 范圍內(nèi)對構(gòu)件進行來回掃描，各檢測點信息同時測出，然后所述接收換能器(2)將信號輸入 所述數(shù)據(jù)處理系(4)統(tǒng)進行處理，最后輸出檢測結(jié)果，需要進行下個區(qū)域的檢測時，將檢測 裝置移至相應的位置即可。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼板粘貼密實度檢測方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括 如下步驟： 531、 所述接收換能器(2)接收到的信號被所述放大器(44)放大，經(jīng)放大的信號隨后被 傳輸至所述數(shù)據(jù)存儲模塊(41); 532、 所述數(shù)據(jù)存儲模塊(41)將接收到的經(jīng)放大的信號輸送至所述數(shù)據(jù)分析模塊(42); 533、 所述數(shù)據(jù)分析模塊(42)對收到的信號進行計算分析，所述示波器(45)對所述數(shù)據(jù) 分析模塊（42)輸出的信號進行波形的圖樣顯示，然后將分析信號傳輸至所述預警模塊 (43) ，所述預警模塊(43)顯示所述數(shù)據(jù)分析模塊(42)的分析結(jié)果，若數(shù)據(jù)超出預設范圍，則 進行預警;若數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，則顯示正常。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼板粘貼密實度檢測方法，其特征在于，所述步驟S33包括選 擇適用于不同場合的計算方法的步驟和比較不同的計算結(jié)果精度的步驟。
【文檔編號】G01N29/04GK105866247SQ201610240799
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】梁曉東, 唐艷, 唐登波, 劉德坤
【申請人】湖南聯(lián)智橋隧技術有限公司