CN107677731A - 一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水利水电工程技术领域，具体的说是一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，包括激发单元、接收单元和主机单元，所述激发单元、接收单元和主机单元的模块间通过通信线缆连通，所述激发单元包括击打杆和锤头，所述击打杆固定安装在支撑杆的内部，所述接收单元由三点排布的三点式振动传感器和固定在支撑杆上的音频接收器构成，所述三点式振动传感器通过隔震塑料连接管，接收单元振动传感器与音频接收器通过连接杆内部数据线、电源线和主机单元连接，使得数据信号和主机单元发出指令正常传输；本发明由主机单元、接收单元、激发单元四部分构成。操作简便，集成化程度高，实现了两种检测结果可视化对比，较为方便。

Description

一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，具体的说是一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法。
背景技术
长期以来，我国经济社会发展付出的水资源、水环境代价过大，导致一些地方出现水资源短缺、水污染严重、水生态退化等问题。推动了输水管道建设工程的迅速发展。由于工程建设规模大，进度快，同时工程建设中大量应用新技术、新工艺和新方法，工程建成后局部难免存在隐患。输水工程中的大口径输水管道，包括PCCP管道、预应力混凝土(PCP)管道等，在长期运行过程中会出现预应力钢丝断裂、管壁开裂、引发泄漏以至爆管破坏等问题，严重威胁供水安全和公共安全。
钢筋混凝土结构是输水管道工程典型的结构型式，在混凝土施工阶段，结构体积大，混凝土用量大、浇筑速度快，振捣效果不易满足要求，结构内部存在空鼓、不密实区域等不良工程现象。在混凝土固结过程中，水化热较大，结构易产生不均匀温度应变与较大的温度应力。由于混凝土材料抗拉强度较低，结构易在外力约束作用下，因不均匀温度应力产生裂缝等损坏。在运行阶段，受到重载机车、地震、恶劣自然环境等的影响，结构在正常工作状态下受到各种动荷载的作用，甚至是地震力等灾害荷载作用，结构产生内部裂缝、脱空等缺陷。
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。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。通常，采用人工巡视等手段对结构内部缺陷进行探测，但此类方法会对结构本身造成伤害，且成本高、效率低。而传统的无损检测方法，如回弹法、超声波法和雷达法等，容易受到钢筋网分布、结构尺寸等因素的影响，检测条件限制因素多，测试效率与质量不够高。
冲击映像法与打音法是一种高效高质量的工程无损检测方法。冲击映像法基于弹性波场理论，弹性波遭遇介质内部界面时，因波阻抗差异巨大而发生强反射、透射和转换现象，造成能量衰减、波形特性与频谱特性等的改变。通过波场变化，获得介质缺陷尺寸、形态、位置等信息。打音法基于混凝土声音信号来判断混凝土健全程度，它通过高精度数字录音手段记录敲击混凝土所发出的声音，并将声音信号进行数值化处理保存，然后经过一系列信号频谱分析和时频分析得到声音能量和频率关系的图像，从而通过图像来定性地评价混凝土的内部状况。
冲击映像法与打音法具备操作灵活、效率高、适应性好的特点，对于输水管道混凝土结构的内部裂缝检测具有重要的应用价值。
目前，冲击映像法与打音法采用的设备系统比较简单，数据采集易受外界环境的干扰，采集质量还不够高，设备上面有巨大改造升级空间。对冲击映像法与打音法检测系统进行系统化、集成化的深入研发至关重要。
无人机具备小型轻便、低噪节能、高效机动、智能化等特点。以无人机为空中平台，对地形地貌、工程结构物等进行巡航监控，即“无人机+行业应用”，已经发展成为其真正的刚需。无人机可广泛应用到国土整治监控、水利工程建设、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、数字地球等领域。目前，绝大多数无人机采用锂聚合物电池作为主要动力源，其续航能力约30分钟。在巡航过程中，无人机自身电能储备较为有限，电量消耗完毕后，需停止飞行，降落后充电。对于远距离、长时间巡航应用领域，如堤坝常规巡查、灾害区域调查等，巡航区域的基础设施不完备，或已被损坏，无法为巡航中的无人机提供充电平台和电能。因此，续巡航能力不足，是限制无人机推广应用的制约因素之一，是其在民用行业运用的巨大短板。现有无人机充电技术存在以下缺陷：1. 定位装置、现阶段多利用激光对准技术、电磁交互矫正技术等，来修正GPS定位的误差，实现无人机的高精度自主着陆。但此类装置通常结构复杂、成本高，难以在高精度和成本之间取得平衡。同时，对于堤坝、受灾区域等巡航领域，域内自然环境条件恶劣，经常受强风，降雨等环境因素干扰，定位稳定性、可靠性存在较大问题，本发明包含了一种辅助着陆装置，可实现辅助精确着陆、固定无人机的作用，且成本低。2、敞开式基站：现阶段的无人机充电基站大多是敞开式的，不能对无人机进行有效的防护，本发明中，基站在无人机充电的过程中始终处于封闭状态，将无人机与外部环境分隔，排除了降雨、降雪、大风等恶劣气候对无人机的影响；3、基站不可移动：现阶段的无人机充电基站往往是固定的，不能移动。在堤坝巡查等工程应用中，巡航区域广、距离长，需在沿线布置充电基站，成本极高，本发明的充电基站是可移动，可在重点监控区域进行部署，极大的增加了无人机基站的适应性；4、基站蓄能方式：现阶段的无人机充电基站的蓄能方式大多是太阳能，本发明充电基站采用多种蓄能方式，采用风光互补发电技术，结合波浪能，使其能够在各种气候条件下，采用太阳能、风能和波浪能中一种或多种方法对基站进行充电。
发明内容
为了解决上述现有无人机存在的技术问题，本发明提供一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，由主机单元、接收单元、激发单元四部分构成。操作简便，集成化程度高，实现了两种检测结果可视化对比，较为方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，包括激发单元、接收单元和主机单元，所述激发单元、接收单元和主机单元的模块间通过通信线缆连通，所述激发单元包括击打杆和锤头，所述击打杆固定安装在支撑杆的内部，所述接收单元由三点排布的三点式振动传感器和固定在支撑杆上的音频接收器构成，所述三点式振动传感器通过隔震塑料连接管，接收单元振动传感器与音频接收器通过连接杆内部数据线、电源线和主机单元连接，使得数据信号和主机单元发出指令正常传输。
进一步地，所述接收单元的接收模块通过隔震连接杆，将振动传感器阵列与音频接收器通过主电缆固定连接到主机单元。
进一步地，所述主机单元为集成了供电电源和可编程控制器通过编程控制系统的个人计算机构成。
进一步地，所述支撑杆内固定安装有手动激发器，所述手动激发器位于阵列几何中心，所述手动激发器的电路线路集成到主电缆内部，并通过主电缆和主机单元连通。
进一步地，所述主机单元内部的可编程控制器通过数据连接线和接收单元通信连通。
进一步地，所述主机单元接收到的由接收单元传输过来的数据根据检测对象、手动激发力度、激发点的不同，显示出不同的振动波形图和音频波形图。
进一步地，所述三点式振动传感器采用三点排布方式，各传感器偏移距相同，一次激发将同时获得多方向的采集数据。
本发明的有益效果是：本发明的优点在于设计了一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，由主机单元、接收单元、激发单元四部分构成。操作简便，集成化程度高，实现了两种检测结果可视化对比，较为方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构框架示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明的结构框架示意图。
作为本发明一个较佳的实施例，本发明所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，包括激发单元、接收单元和主机单元，所述激发单元、接收单元和主机单元的模块间通过通信线缆连通，所述激发单元包括击打杆和锤头，所述击打杆固定安装在支撑杆的内部，所述接收单元由三点排布的三点式振动传感器和固定在支撑杆上的音频接收器构成，所述三点式振动传感器通过隔震塑料连接管，接收单元振动传感器与音频接收器通过连接杆内部数据线、电源线和主机单元连接，使得数据信号和主机单元发出指令正常传输，所述接收单元的接收模块通过隔震连接杆，将振动传感器阵列与音频接收器通过主电缆固定连接到主机单元，所述主机单元为集成了供电电源和可编程控制器通过编程控制系统的个人计算机构成，所述支撑杆内固定安装有手动激发器，所述手动激发器位于阵列几何中心，所述手动激发器的电路线路集成到主电缆内部，并通过主电缆和主机单元连通，所述主机单元内部的可编程控制器通过数据连接线和接收单元通信连通，所述主机单元接收到的由接收单元传输过来的数据根据检测对象、手动激发力度、激发点的不同，显示出不同的振动波形图和音频波形图，所述三点式振动传感器采用三点排布方式，各传感器偏移距相同，一次激发将同时获得多方向的采集数据。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于，包括激发单元、接收单元和主机单元，所述激发单元、接收单元和主机单元的模块间通过通信线缆连通，所述激发单元包括击打杆和锤头，所述击打杆固定安装在支撑杆的内部，所述接收单元由三点排布的三点式振动传感器和固定在支撑杆上的音频接收器构成，所述三点式振动传感器通过隔震塑料连接管，接收单元振动传感器与音频接收器通过连接杆内部数据线、电源线和主机单元连接，使得数据信号和主机单元发出指令正常传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于：所述接收单元的接收模块通过隔震连接杆，将振动传感器阵列与音频接收器通过主电缆固定连接到主机单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于：所述主机单元为集成了供电电源和可编程控制器通过编程控制系统的个人计算机构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于：所述支撑杆内固定安装有手动激发器，所述手动激发器位于阵列几何中心，所述手动激发器的电路线路集成到主电缆内部，并通过主电缆和主机单元连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于：所述主机单元内部的可编程控制器通过数据连接线和接收单元通信连通。
6.根据权利要求1所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于：所述主机单元接收到的由接收单元传输过来的数据根据检测对象、手动激发力度、激发点的不同，显示出不同的振动波形图和音频波形图。
7.根据权利要求1所述的一种基于冲击映像法和声波法的结构缺陷检测装置与方法，其特征在于：所述三点式振动传感器采用三点排布方式，各传感器偏移距相同，一次激发将同时获得多方向的采集数据。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110553935A (zh) * 2019-10-16 2019-12-10 浙江科技学院 一种动态冲切切缝方法
CN111579645A (zh) * 2020-06-19 2020-08-25 禹班工程科技(上海)有限公司 一种水下近源波场无损检测装置及方法
CN111827245A (zh) * 2020-06-08 2020-10-27 江苏筑升土木工程科技有限公司 一种基于冲击映像法的道路基层病害评价方法
CN112802283A (zh) * 2021-02-06 2021-05-14 广东联博新型建材有限公司 一种太阳能智能管网检测报警系统及其控制方法
CN114264426A (zh) * 2021-12-22 2022-04-01 华中科技大学 一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法
WO2022160606A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 同济大学 一种轨道板缺陷检测装置及其检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102680575A (zh) * 2012-05-17 2012-09-19 上海交通大学 一种复杂岩土介质的冲击映像方法及系统
CN103926318A (zh) * 2014-04-30 2014-07-16 国家电网公司 墙面或地面空鼓检测仪
CN106404905A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 南通筑升土木工程科技有限责任公司 一种智能化冲击映像法检测系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102680575A (zh) * 2012-05-17 2012-09-19 上海交通大学 一种复杂岩土介质的冲击映像方法及系统
CN103926318A (zh) * 2014-04-30 2014-07-16 国家电网公司 墙面或地面空鼓检测仪
CN106404905A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 南通筑升土木工程科技有限责任公司 一种智能化冲击映像法检测系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110553935A (zh) * 2019-10-16 2019-12-10 浙江科技学院 一种动态冲切切缝方法
CN111827245A (zh) * 2020-06-08 2020-10-27 江苏筑升土木工程科技有限公司 一种基于冲击映像法的道路基层病害评价方法
CN111579645A (zh) * 2020-06-19 2020-08-25 禹班工程科技(上海)有限公司 一种水下近源波场无损检测装置及方法
WO2022160606A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 同济大学 一种轨道板缺陷检测装置及其检测方法
CN112802283A (zh) * 2021-02-06 2021-05-14 广东联博新型建材有限公司 一种太阳能智能管网检测报警系统及其控制方法
CN114264426A (zh) * 2021-12-22 2022-04-01 华中科技大学 一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法
CN114264426B (zh) * 2021-12-22 2022-09-20 华中科技大学 一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法

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