CN106324096A - 一种一体式冲击映像法激发、接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，提供了一种一体式冲击映像法激发、接收装置，包括：激发单元、接收单元和主控制器，所述激发单元、所述接收单元以及所述主控制器两两电性连接。本发明提供的一体式冲击映像法激发、接收装置，通过主控制器发出的激发指令可以实现激发单元的激发操作，由接收单元采集激发操作的信息并发送给一体式冲击映像法激发、接收装置，可以实现激发接收一体化，并可以实现连续自由激发功能，且激发力量可控。

Description

一种一体式冲击映像法激发、接收装置

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种一体式冲击映像法激发、接收装置。

背景技术

土木工程行业内常涉及大型混凝土结构工程，如高速铁路、隧道、大型水工结构等。与一般混凝土结构相比，大型混凝土结构的混凝土用量大、工程条件复杂、施工工艺要求高。混凝土浇筑过程中，由于其体积大、浇筑速度快，在设备、人员配置等方面常出现不足的情况，振捣效果不易满足要求，结构内部存在空洞、缝隙等不良工程现象。同时，混凝土固结过程中，水化热较大，易使结构产生不均匀温度应变，从而在约束作用下产生的较大的温度应力。由于混凝土材料抗拉强度约为抗压强度的十分之一，结构表面及内部极易因不均匀的温度应力产生裂缝等损坏。混凝土内部空洞、裂缝等的存在，将对工程结构正常工作状态下的承载性能、安全性产生较大影响。对于水工结构物，在较高的水压力作用下，其防渗性能将急剧下降，结构耐久性和使用寿命受到较大影响。

冲击映像法作为大型混凝土工程内部缺陷检测的新方法，在混凝土结构浇筑效果评价、密实度检测、内部缺陷调查、隧道衬砌质量检测等方面得到越来越多的应用，也积累了丰富的工程经验。

冲击映像法是在结构表面施加微小瞬时冲击，在结构内部产生应力波。应力波将在界面、裂缝、空洞等部位发生反射、折射等现象，并引起结构表面微小的响应波形。响应波形被传感器接收、处理后，根据波长、响应能量、平均振幅等信息即可对缺陷位置、几何形态等做出精确判断。

冲击映像法具有操作简便、速度快、效率高、可重复测试等特点，在大型混凝土内部缺陷无损检测领域具有广泛的应用前景和重要的应用价值。

在大型混凝土结构的工程质量及可靠性检测领域，现有冲击映像方法尚不具备自动激发功能，采用人工锤击激发方式，难以保持相同的激发力度和震源偏移距，人为因素对结果影响较大，不利于方法的标准化和结果的量化。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一体式冲击映像法激发、接收装置，用于土木工程无损检测领域的数据采集与接收，可以实现自动激发功能，且激发力量可控。

本发明提供的一种一体式冲击映像法激发、接收装置，包括：激发单元、接收单元和主控制器，所述激发单元、所述接收单元以及所述主控制器两两电性连接。

可选地，还包括具有电磁屏蔽功能的腔室，所述腔室用以容纳所述激发单元；

可选地，所述腔室下部设有用于支撑所述腔室的支脚。

可选地，所述接收单元通过隔振连接杆与所述腔室固定相连，所述隔振连接杆为柔性阻尼杆。

可选地，还包括主连通杆和操纵杆，所述主连通杆安装于所述腔室上方并与所述操纵杆相连，所述操纵杆与所述主控制器相连。

可选地，所述接收单元为多个振动传感器；

可选地，所述振动传感器的数量为八个，所述八个振动传感器以所述激发单元为中心，环向均匀排布形成环形阵列。

可选地，还包括隔振防护罩，所述隔振防护罩包覆所述环形阵列并与所述主连通杆的顶部固定。

可选地，所述激发单元为电磁激发器；

可选地，所述电磁激发器通过激发锤实现激发动作，所述激发锤上设有力传感器。

可选地，所述接收单元与所述隔振连接杆之间设有隔振卡扣；

可选地，所述操纵杆与所述隔振防护罩之间设有万向节。

可选地，所述操纵杆上还设有激振开关以及数据总线接口，所述激发单元的电源线通过所述主连通杆和操纵杆上的所述激振开关与所述主控制器相连，所述接收单元的数据线通过所述隔振连接杆、所述主连通杆和所述操纵杆上的所述数据总线接口处并与所述主控制器相连。

由上述技术方案可知，本发明提供的一体式冲击映像法激发、接收装置，通过主控制器发出的激发指令可以实现激发单元的激发操作，由接收单元采集激发操作的信息并发送给一体式冲击映像法激发、接收装置，可以实现激发接收一体化，并可以实现连续自由激发功能，且激发力量可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例所提供的一种一体式冲击映像法激发、接收装置的主视图；

图2是图1所示一种一体式冲击映像法激发、接收装置的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

图1是本发明实施例所提供的一种一体式冲击映像法激发、接收装置的主视图。参见图1，所述一体式冲击映像法激发、接收装置包括：

激发单元、接收单元和主控制器，所述激发单元、所述接收单元以及所述主控制器两两电性连接。

本发明提供的一体式冲击映像法激发、接收装置，可以实现激发与数据接收的一体化，通过主控制器发出的激发指令可以实现激发单元的激发操作，由接收单元采集激发操作的信息并发送给一体式冲击映像法激发、接收装置，可以实现激发接收一体化，并可以实现连续自由激发功能，且激发力量可控。

参见图1，所述激发单元为电磁感应装置，具体为电磁激发器20。所述电磁激发器20通过激发锤实现激发动作。电磁激发器20的激发能量主要是通过通电电流控制的，此外，电磁激发器20的激发力度还与激发锤的行程有关，行程越大，激发力度越大。为了消除或降低因行程偏差而产生的激振力差异，在所述激发锤上设有力传感器，力传感器将其接收到的弹性波数据以及激发力记录下来，并在后期的数据处理环节消除激发力差异的影响。

图2是图1所示一种一体式冲击映像法激发、接收装置的俯视图。参见图2，所述接收单元为多个振动传感器30。具体地，所述振动传感器30的数量为八个，所述八个振动传感器30以所述电磁激发器20为中心，环向均匀排布形成环形阵列。八个振动传感器30被同角度、等间距排列在圆周上，中心为激振震源，每一振动传感器30的偏移距离一致。在一次激发下，主控制器可以同时获得八个振动传感器30采集到的激发数据。通过环形阵列的排布可以提高整个装置的抗干扰能力，同时激发数据的采集质量较高。

参见图1，还包括具有电磁屏蔽功能的腔室50，所述腔室50用以容纳电磁激发器20。电磁激发器20固定在腔室50内，并采用橡胶垫片等隔振材料，对电磁激发器20进行隔振处理。

参见图1，所述腔室50下部设有用于支撑所述腔室50的支脚51。腔室50下部设有支脚51，可以使得腔室50稳定自立在介质表面。

参见图2，所述振动传感器30通过隔振连接杆40与所述腔室50固定相连，所述隔振连接杆40为柔性阻尼杆。当放下振动传感器30时，每一振动传感器30分别与介质表面单点接触，并通过自重与介质表面良好耦合，适用于各种介质表面不平整的现场条件。所述振动传感器30与所述隔振连接杆40之间设有隔振卡扣41。隔振卡扣41可以实现振动传感器30与隔振连接杆40之间的固定连接。

参见图1，还包括主连通杆61和操纵杆70，所述主连通杆61安装于所述腔室50上方并与所述操纵杆70相连，所述操纵杆70与所述主控制器相连。当某一测点采集完毕后，可通过操纵杆70将装置整体自由移动至下一个测点，并重复激发与接收工作。数据采集速度快，效率高。

参见图1，还包括隔振防护罩60，所述隔振防护罩60包覆所述环形阵列并与所述主连通杆61的顶部固定。隔震防护罩与主连通杆61固定不动，其下部与每一振动传感器30有一定的间距，并采用柔性、弹性材料，起到隔振作用。所述操纵杆70与所述隔振防护罩60之间设有万向节71。操纵杆70可以通过万向节71随意调节自身方向，以适应可主控制器的位置。

由于电磁激发器20在工作状态下电流不断变化，因此会产生电信号和磁信号。为了屏蔽电信号和磁信号，提高振动传感器30的抗干扰能力，可以将电磁激发器20封存在腔室50内部，腔室50具有电磁屏蔽功能，还可以将振动传感器30同时封闭在电磁屏蔽外壳内，还可以使各个连接线也带有电磁屏蔽功能，还可以将隔振防护罩60上部采用钢材设计，以屏蔽外界电磁信号的干扰。

由于电磁激发器20在击打激发过程中，会产生一定的反作用力，为避免振动传感器30受到振动干扰，隔振连接杆40可以采用采用柔性、弹性材料，以起到阻尼隔振作用，如橡胶杆。

参见图1，所述操纵杆70上还设有激振开关72以及数据总线接口73，所述电磁激发器20的电源线通过所述主连通杆61和操纵杆70上的所述激振开关72与所述主控制器相连，所述振动传感器30的数据线通过所述隔振连接杆40、所述主连通杆61和所述操纵杆70上的所述数据总线接口73处并与所述主控制器相连。

参见图2，振动传感器30的数量以八个为例。在一次激发下，主控制器可以采集到八个激发数据。在高分辨率标准模式下，主控制器分别对八个激发数据进行处理，得到八个方位的检测结果，检测精度高。在标准分辨率模式下，八个激发数据被叠加形成一个检测结果，可以综合表达以激发点为中心、激发点与振动传感器30间距为半径的圆形区域的检测结果，装置的抗干扰能力强。

现有冲击映像法采用一个传感器和锤击激发方式，结果随机性较大，为了减轻激发点和接收点局部特性(如有尘土、沙粒等)的随机影响，一般采用多次激发，然后把数据叠加的方式，极大地降低了检测效率。而在本申请中，可以一次激发获取八个激发数据，可以大大提高检测效率。

现有冲击映像法为了提高传感器设置效率和灵活性，采用手持传感器的方式，将传感器压紧在检测面上。人手的颤动直接影响检测数据的质量，同时传感器暴露在外部环境中，容易受到风雨、外部噪音等干扰。而在本申请中，电磁激发器20可以实现连续自动激发功能，对同一测点进行多次激发、接收，压制不同方向随机噪音的干扰，同时，对采集数据进行多次叠加，压制测点的随机噪音，可以提高数据可靠度。

本发明的一体式冲击映像法激发、接收装置，可以实现连续自由激发功能，且激发力量可控。本发明的装置采用多种弹性阻尼构件，并采取了多种屏蔽电磁感应措施，使得装置的抗振动、抗干扰能力强。同时，本发明的装置将振动传感器30形成环形阵列排列，并且可以分为两种工作模式，对介质的测量精度高、分辨率好。本发明的装置采用柔性连接杆件，可以稳定自立在介质表面，并通过自重实现良好耦合，装置自适应能力强。本发明的装置可以快速、自由移动，数据采集速度快、效率高、精度好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，包括：激发单元、接收单元和主控制器，所述激发单元、所述接收单元以及所述主控制器两两电性连接。

2.根据权利要求1所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，还包括具有电磁屏蔽功能的腔室，所述腔室用以容纳所述激发单元；

可选地，所述腔室下部设有用于支撑所述腔室的支脚。

3.根据权利要求2所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，所述接收单元通过隔振连接杆与所述腔室固定相连，所述隔振连接杆为柔性阻尼杆。

4.根据权利要求3所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，还包括主连通杆和操纵杆，所述主连通杆安装于所述腔室上方并与所述操纵杆相连，所述操纵杆与所述主控制器相连。

5.根据权利要求4所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，所述接收单元为多个振动传感器。

6.根据权利要求5所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，所述接收单元为多个振动传感器，所述振动传感器的数量为八个，所述八个振动传感器以所述激发单元为中心，环向均匀排布形成环形阵列。

7.根据权利要求6所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，还包括隔振防护罩，所述隔振防护罩包覆所述环形阵列并与所述主连通杆的顶部固定。

8.根据权利要求7所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，所述激发单元为电磁激发器；

可选地，所述电磁激发器通过激发锤实现激发动作，所述激发锤上设有力传感器。

9.根据权利要求8所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，所述接收单元与所述隔振连接杆之间设有隔振卡扣；

可选地，所述操纵杆与所述隔振防护罩之间设有万向节。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一体式冲击映像法激发、接收装置，其特征在于，所述操纵杆上还设有激振开关以及数据总线接口，所述激发单元的电源线通过所述主连通杆和操纵杆上的所述激振开关与所述主控制器相连，所述接收单元的数据线通过所述隔振连接杆、所述主连通杆和所述操纵杆上的所述数据总线接口处并与所述主控制器相连。