CN108872383A - 基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统 - Google Patents

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辛鹏
杨光
王伟
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Abstract

本发明涉及建筑工程质量检测领域，特别涉及一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统。一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：该系统包括激震源、多通道多频点声波接收机、声波信号处理分机和显示终端；所述声波信号处理分机通过电缆分别与激震源、多通道多频点声波接收机和显示终端连接。该系统能无损检测钢筋混凝土结构内部的空腔、裂缝、强度、骨料含量比例、钢筋笼密度及混凝土结构强度等指标。

Description

基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统
技术领域
本发明涉及建筑工程质量检测领域，特别涉及一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统。
背景技术
随着经济的高速发展，我国基建工程大规模开展，在此过程中钢筋混凝土结构大量应用于当前的桥梁、隧道及大楼建设等工程领域，其质量可靠性直接关系着整个过程的可靠性和使用寿命，但是在钢筋混凝土的施工过程中常常会因为各种原因导致其内部结构缺陷或者钢筋混凝土结构强度、内部骨料含量比例和钢筋笼密度不能达到工程需求，对建筑工程质量留下安全隐患。因此钢筋混凝土结构施工完成后在投入使用前必须进行质量检测，目前使用的检测手段包括钻心取样法，超声波回弹时域分析法。钻心取样法能够直接检测钢筋混凝土结构内部状况，但是操作复杂，耗时长且成本高。超声波回弹时域分析法能检测到结构内部的空腔，裂缝等缺陷，但是无法检测到钢混结构的强度，骨料含量比例和钢筋笼密度，而这三个指标也直接关系着钢混结构的质量可靠性。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，该系统能无损检测钢筋混凝土结构内部的空腔、裂缝、强度、骨料含量比例、钢筋笼密度及混凝土结构强度等指标。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：该系统包括激震源、多通道多频点声波接收机、声波信号处理分机和显示终端；所述声波信号处理分机通过电缆分别与激震源、多通道多频点声波接收机和显示终端连接。
所述多通道多频点声波接收机为八通道多频点声波接收机，其中的八个通道工作在中心频率分别为10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、50KHz、100KHz、150KHz和200KHz。
所述八通道多频点声波接收机每个通道带宽均为其中心频率的20％。
所述八通道多频点声波接收机的每个通道最前端为电荷型加速度传感器，其次为运算放大器，最后是带通滤波器；所述八个带通滤波器均与八通道模数转换芯片连接。
所述声波信号处理分机中储存有所有类型钢混结构标准样本和所有类型缺陷样本的频谱数据库。
所述显示终端选用带触控板的液晶显示屏。
所述激震源为超磁致震源。
本发明的有益效果为：该系统能无损检测钢筋混凝土结构内部的空腔、裂缝、强度、骨料含量比例、钢筋笼密度及混凝土结构强度等指标。而且操作简单，耗时短，且成本低。
附图说明
图1为基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统的示意图。
图2为八通道多频点声波接收机的组成示意图。
图中：1、激震源；2、多通道多频点声波接收机；3、声波信号处理分机；4、显示终端；5、激震源控制电缆；6、采样数据传输电缆；7、显示屏控制电缆。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明(如图1、2所示)。
如图1所示，一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，该系统包括激震源1、多通道多频点声波接收机2、声波信号处理分机3和显示终端4；所述声波信号处理分机3通过激震源控制电缆5、采样数据传输电缆6和显示屏控制电缆7分别与激震源1、多通道多频点声波接收机2和显示终端4连接。
所述激震源1为超磁致震源，具有较高的激震功率及频率稳定度，在同一介质中能够多次重复激发出功率及频率基本一致的初始声波信号，用于在钢混结构中产生具有稳定频谱的震动波。
如图2所示，所述多通道多频点声波接收机2为八通道多频点声波接收机，其中的八个通道工作在中心频率分别为10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、50KHz、100KHz、150KHz和200KHz。所述八通道多频点声波接收机每个通道带宽均为其中心频率的20％。所述八通道多频点声波接收机的每个通道最前端为电荷型加速度传感器，其次为运算放大器(TLC272C)，最后是带通滤波器(前四个通道的带通滤波器是MAX7490，后四个带通滤波器是MAX275)；所述八个带通滤波器均与八通道模数转换芯片(ADS8598H)连接。八个通道能独立完成各通道对应频率信号的接收、放大、滤波及AD采样操作。
所述声波信号处理分机3的核心部分由一高性能FPGA芯片XC7A200T及其相应配置电路组成，所述声波信号处理分机3中储存有所有类型钢混结构标准样本和所有类型缺陷样本的频谱数据库，该数据库是利用本系统预先采集的。声波信号处理分机3在正常工作时将八通道多频点声波接收机传输过来的信号与自身存储的数据库进行比对，从而判断出被测钢混结构的强度，骨料含量比例和钢筋笼密度，之后利用时域分析法检测被测钢筋混凝土结构的空腔，裂缝等缺陷。检测完成之后将结果通过显示终端显示出来。
所述显示终端4选用带触控板的液晶显示屏。用于结果的显示。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：该系统包括激震源(1)、多通道多频点声波接收机(2)、声波信号处理分机(3)和显示终端(4)；所述声波信号处理分机(3)通过电缆分别与激震源(1)、多通道多频点声波接收机(2)和显示终端(4)连接。
2.根据权利要求1所述的基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：所述多通道多频点声波接收机(2)为八通道多频点声波接收机，其中的八个通道工作在中心频率分别为10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、50KHz、100KHz、150KHz和200KHz。
3.根据权利要求2所述的基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：所述八通道多频点声波接收机每个通道带宽均为其中心频率的20％。
4.根据权利要求3所述的基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：所述八通道多频点声波接收机的每个通道最前端为电荷型加速度传感器，其次为运算放大器，最后是带通滤波器；所述八个带通滤波器均与八通道模数转换芯片连接。
5.根据权利要求1所述的基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：所述声波信号处理分机(3)中储存有所有类型钢混结构标准样本和所有类型缺陷样本的频谱数据库。
6.根据权利要求1所述的基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：所述显示终端(4)选用带触控板的液晶显示屏。
7.根据权利要求1所述的基于超声频谱分析的钢混结构质量检测系统，其特征在于：所述激震源(1)为超磁致震源。
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