CN110441394A - 基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，包括以下步骤：S1、在外墙外保温系统布置若干个测试点；S2、采集每个测试点的声音信号若干次；S3、采用带通滤波器对声音信号进行滤波处理；S4、根据不同外保温材料，选取小波基函数，将滤波后的声音信号进行小波变换，得到声音信号的时间‑频率变化关系，并提取声音信号的最大强度、卓越频率以及衰减时间；S5、利用最大强度和衰减时间分析外墙外保温系统完损状况及缺陷种类；S6、对于完好的外墙外保温系统，利用卓越频率分析外墙外保温系统厚度。本方法能够定量地判别外墙外保温系统缺陷与完好情况，并对完好区域的深度做出估算，为后续的外墙外保温系统维护提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种既有建筑无损检测方法，具体涉及基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法。
背景技术
我国有5大气候区，外保温材料和系统多种多样，如保温板材类、保温砂浆类、现场喷涂类等。我国目前外保温产品质量及施工质量的控制不足，产品耐久性差、施工质量控制管理难度大、保温层质保期过后的维修问题存在很多。此外，建筑物结构形式、气候条件、系统材料等其他各方面原因，外墙外保温系统空鼓、开裂、脱落等事故多有发生。外墙外保温系统脱落事故已造成人员伤亡、经济损失，社会影响恶劣。因此，对外墙外保温系统的粘结质量及安全性进行检测评估、安全整治、防脱落等具有非常现实的意义。
目前的外墙外保温系统检测评估技术整体较为缺乏，未成体系。现场检测主要采用《建筑围护结构节能现场检测技术规程》(DG/TJ 08-2038-2008)对外墙外保温系统的性能进行检测，包括红外热成像法测量热工缺陷、钻心取样法测试保温层厚度等。对于外墙外保温系统的内部完损情况，现场多采用红外热成像法和敲击法。其中红外热成像法只适用于大尺寸缺陷的检测检；敲击法的打击力度和判断准则均未有定量的标准，全凭检测人员的经验。因此，目前尚未有定量的外墙外保温系统安全性的检测技术。
随着外墙外保温系统事故的不断发生，迫切需要一种基于敲击声音进行缺陷判断，同时具备定量的判别标准的检测方法。
发明内容
本发明旨在针对既有外墙外保温系统内部常见缺陷，提供一种完损情况检测方法，从而对外墙外保温系统的粘结质量及安全性进行检测评估、及时进行安全整治提供技术支撑。该方法结合拾音器(声学传感器)和信号采集系统获得打击外墙外保温系统的声音信号，首先采用小波变换分析采集到的声音信号，采用等值线图描述时间-频率关系，其中时间轴上的连续性和频率轴上的分辨率采用小波函数表达，提取声音信号强度的最大值(以下称为最大强度)、最大值时的卓越频率以及衰减时间，最后综合分析三项指标判断既有外墙外保温系统内部完损情况、缺陷种类及完好部分厚度。具体方案如下：
一种基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，包括以下步骤：
S1、在外墙外保温系统布置若干个测试点；
S2、采集每个测试点的声音信号若干次，单次采集的步骤为：设置数据采集系统的采样频率，通过敲击测试点产生声音，利用拾音器拾取声压信号，通过数据采集系统将声压信号转换为电压信号，并实时显示声音波形，保存数据；
S3、采用带通滤波器对声音信号进行滤波处理；
S4、根据不同外保温材料，选取小波基函数，将滤波后的声音信号进行小波变换，得到声音信号的时间-频率变化关系，并提取声音信号的最大强度、卓越频率以及衰减时间；
S5、利用最大强度和衰减时间分析外墙外保温系统完损状况及缺陷种类；
S6、对于完好的外墙外保温系统，利用卓越频率分析外墙外保温系统厚度。
进一步的，所述步骤S1中，在外墙外保温系统的测试点应在需要检测的区域按照水平和竖直两个方向布置，两测试点间距不超过25cm。
进一步的，所述步骤S2中，每一个测试点上采用打击装置敲击若干次，并采用拾音器在打击测试点旁5cm范围内采集声音信号；
打击能量根据外墙外保温系统的材料种类确定。
进一步的，所述步骤S4中，采用等值线图描述时间-频率关系，其中时间轴上的连续性和频率轴上的分辨率采用小波函数表达。
进一步的，所述步骤S5中，综合考虑最大强度和衰减时间判断外墙外保温系统的完损程度，若低于一定限值表示系统完好。
进一步的，综合考虑多次打击的测试结果来判定每个测试点的完损程度，取重复度最高的判断结论为最终检测结论。
进一步的，步骤S4中，最大强度、衰减时间及卓越频率的定量判断准则根据外墙外保温系统的材料种类确定。
本发明的有益效果在于提供了一种基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，该方法能够定量地判别外墙外保温系统缺陷与完好情况，并对完好区域的深度做出估算，为后续的外墙外保温系统维护提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一实施例中，本发明中基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法流程图；
图2为制作出带缺陷的EPS板薄抹灰外墙外保温系统试件的截面图。
图3是本发明实施例中完好处测点的声音激励信号时间-频率关系等值线图。
图4是本发明实施例中缺陷处测点的声音激励信号时间-频率关系等值线图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明提供了一种基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、在外墙外保温系统布置若干个测试点。优选的，在外墙外保温系统的测试点应在需要检测的区域按照水平和竖直两个方向布置，两测试点间距不超过25公分。
步骤S2、采集每个测试点的声音信号若干次，单次采集的步骤为：设置数据采集系统采样频率是100kHz；通过敲击测试点产生声音，利用拾音器(声学传感器)拾取声压信号，通过数据采集系统将声压信号转换为电压信号，并实时显示声音波形，保存数据。其中，针对每一个测试点上采用打击装置敲击3-5次，并采用声音信号接收装置在打击测试点旁5公分范围内采集声音激励信号。优选的，打击能量根据外墙外保温系统的材料种类确定，例如外墙外保温系统的材料越硬，打击能量越高。
步骤S3、采用带通滤波器对声音信号进行滤波处理，减少噪声对目标信号的影响。
步骤S4、根据不同外保温材料，选取小波基函数，将滤波后的声音信号进行小波变换，得到声音信号的时间-频率变化关系，并提取声音信号的最大强度(Pa·s)、卓越频率(Hz)以及衰减时间(ms)。
步骤S5、利用最大强度和衰减时间分析外墙外保温系统完损状况及缺陷种类。
步骤S6、对于完好的外墙外保温系统，利用卓越频率分析外墙外保温系统厚度。具体为，综合考虑最大强度和衰减时间判断外墙外保温系统的完损程度，若低于一定限值表示系统完好。
步骤S7、对于完好的外墙外保温系统，利用卓越频率分析外墙外保温系统厚度。
需要说的是，为确保检测的精确性，每个测试点的完损程度需综合考虑多次打击的测试结果，取重复度最高的判断结论为最终检测结论。
下面列举一具体测试实施例进行说明：
步骤一、制作带缺陷的EPS板薄抹灰外墙外保温系统试件：
试件情况：①基层墙体采用C30混凝土剪力墙1，厚度为200mm，宽度和高度分别为2000mm和1650mm；②胶粘剂2采用聚合物砂浆，厚度规范未见规定，按常规工艺要求执行)；③50mm厚的EPS板3；④玻纤网4(单位面积质量≥130g/m2)；⑤薄抹面层5，厚度3mm-7mm聚合物砂浆(玻纤网4位于薄抹面层5中)；⑥饰面涂层6采用常用M5或M10抹面砂浆，厚度按常规工艺要求执行；⑦预设缺陷在最外层保温层与饰面涂层6之间，采用铺设浮土、布置塑料纸或预设空洞。
步骤二、采集带缺陷EPS板薄抹灰试件各测点声音激励信号：
在试件表面水平方向和竖直方向每隔20公分左右划分一排测点，共计8排8列测点，在每个测点采用打击装置和收音装置采集声音激励信号3-5次。
步骤三、采用本发明提供的方法进行EPS板薄抹灰试件声音激励信号分析：
采用带通滤波器对声音信号进行滤波处理；采用小波变换分析滤波后的声音信号，得到声音信号的时间-频率变化关系，采用等值线图描述时间-频率关系，如图3和图4所示(衰减时间较短的外墙外保温系统的时间-频率关系等值线如图3所示，衰减时间较长的外墙外保温系统的时间-频率关系等值线如图4所示)，提取声音信号强度的最大值(以下称为最大强度)、最大值时的卓越频率以及衰减时间。根据分析所得的最大强度和衰减时间判断外墙外保温系统的完损程度，对于完好区域采用卓越频率判断外墙外保温系统完好部分厚度。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在外墙外保温系统布置若干个测试点；
S2、采集每个测试点的声音信号若干次，单次采集的步骤为：设置数据采集系统的采样频率，通过敲击测试点产生声音，利用拾音器拾取声压信号，通过数据采集系统将声压信号转换为电压信号，并实时显示声音波形，保存数据；
S3、采用带通滤波器对声音信号进行滤波处理；
S4、根据不同外保温材料，选取小波基函数，将滤波后的声音信号进行小波变换，得到声音信号的时间-频率变化关系，并提取声音信号的最大强度、卓越频率以及衰减时间；
S5、利用最大强度和衰减时间分析外墙外保温系统完损状况及缺陷种类；
S6、对于完好的外墙外保温系统，利用卓越频率分析外墙外保温系统厚度。
2.如权利要求1所述的基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，在外墙外保温系统的测试点应在需要检测的区域按照水平和竖直两个方向布置，两测试点间距不超过25cm。
3.根据权利要求1所述的基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，每一个测试点上采用打击装置敲击若干次，并采用拾音器在打击测试点旁5cm范围内采集声音信号；
打击能量根据外墙外保温系统的材料种类确定。
4.根据权利要求1所述的基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用等值线图描述时间-频率关系，其中时间轴上的连续性和频率轴上的分辨率采用小波函数表达。
5.根据权利要求1所述的基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，综合考虑最大强度和衰减时间判断外墙外保温系统的完损程度，若低于一定限值表示系统完好。
6.根据权利要求1所述的基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，综合考虑多次打击的测试结果来判定每个测试点的完损程度，取重复度最高的判断结论为最终检测结论。
7.根据权利要求1所述的基于声音指标的既有外墙外保温系统检测方法，其特征在于，步骤S4中，最大强度、衰减时间及卓越频率的定量判断准则根据外墙外保温系统的材料种类确定。
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