CN111257353B - 一种地铁盾构隧道管片损伤测试系统及方法 - Google Patents

一种地铁盾构隧道管片损伤测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及地铁盾构隧道管片损伤测试系统，包括便携式主机、电源适配器、综合控制电缆线、高频电磁波发射测试设备和超声波显微成像测试设备；所述电源适配器通过综合控制电缆线与便携式主机相连；所述高频电磁波发射测试设备包括收发天线和触发线；所述收发天线通过触发线与便携式主机相连；所述收发天线包括弧面天线主设备、滚轮、第二触发线连接端口和连接支座。本发明的有益效果是：本发明的便携式主机结合高频电磁波发射测试系统和超声波显微成像测试系统，充分整合设备，方便携带，节省了人力物力和财力，并且多系统协同作业的检测方法节省了大量时间。

Description

一种地铁盾构隧道管片损伤测试系统及方法
技术领域
本发明涉及地铁隧道结构损伤检测领域，具体涉及一种检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测系统及方法。
背景技术
随着城市地铁隧道建设的不断发展，越来越多的城市已开通了多条城市地铁线路。但是，在地铁隧道的运营过程中，由于近距离近接施工、地铁列车运行振动等影响，隧道管片结构不可避免地会出现裂缝、接缝张开、渗水等病害，如若不及时采取有效措施，严重时则会对地铁的运营安全造成影响。
目前，大多数已运营地铁隧道病害都主要依靠人工测量和定期巡视，这种传统的人工检测耗费人力物力大、工作效率低、可操作性较差、结果可靠性不足，而且许多地铁隧道管片内部潜在的病害较难被发现，存在一定的局限性。此外，现有的管片损伤探测技术一般需要通过人工手持的方式将探测设备附于隧道管片的表面，对隧道顶部的探测则需要升降台作业，长时间的操作易造成工人手臂疲劳，效率低且安全性差。而且目前的探测设备常见为方形结构，与隧道的弧形截面不相称，导致探测设备与检测面接触不好，影响检测效率及检测数据质量，引起较大的误差。隧道病害探伤领域缺乏系统化集成化的一体设备，对于要求检测时间短、精度要求高、操作快捷方便的运营地铁隧道病害检测具有更高要求。
总的来说，目前的已运营地铁盾构隧道管片损伤的综合无损检测技术尚缺少，急需研发一种小型化便携式、稳定性强、效率高、探测精度高、协同操作简便、综合性强且不影响地铁隧道运营的地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测系统及方法。
发明内容
为了克服现有地铁盾构隧道管片检测方法成本高、操作复杂繁琐、准确度低、效率低、设备携带不便等问题，本发明提供一种地铁盾构隧道管片损伤测试系统及方法。
这种地铁盾构隧道管片损伤测试系统，包括便携式主机、电源适配器、综合控制电缆线、高频电磁波发射测试设备和超声波显微成像测试设备；所述电源适配器通过综合控制电缆线与便携式主机相连；
所述高频电磁波发射测试设备包括收发天线和触发线；所述收发天线通过触发线与便携式主机相连；所述收发天线包括弧面天线主设备、滚轮、第二触发线连接端口和连接支座；弧面天线主设备通过连接支座与曲杆铰接相连固定；所述弧面天线主设备底面为弧形面，滚轮设置于弧面天线主设备的弧形底面上；弧面天线主设备上设有第二触发线连接端口；
所述超声波显微成像测试设备包括换能器、信号线和摄像头；所述换能器包括发射换能器和接收换能器，发射换能器和接收换能器分别通过信号线连接便携式主机；所述信号线一端连接便携式主机的换能器接口，另一端连接换能器的信号线接口；所述摄像头设有摄像头连接线和连接线接口，摄像头通过摄像头连接线连接便携式主机上的摄像头接口；摄像头底部设有突起构件；所述的换能器和摄像头均通过连接支座与曲杆连接，所述换能器和摄像头的底面均设置为弧形面；
所述曲杆分别与收发天线、换能器和摄像头相连，曲杆通过转动电机与伸缩杆连接，所述转动电机中心固定连接激光定位探头；所述伸缩杆包括内杆和外杆，内外杆通过套接使伸缩杆压短和拉长；外杆上设有滑套，滑套上设有手柄；所述滑套内表面设有螺旋丝扣，并在内杆外表面设有相匹配的螺旋丝扣；所述外杆上端设置摩擦型握套。
作为优选：所述便携式主机和高频电磁波发射测试设备组成高频电磁波发射测试系统。
作为优选：所述便携式主机和超声波显微成像测试设备组成超声波显微成像测试系统。
作为优选：所述便携式主机内置锂电池、SD卡以及数据采集和处理系统软件，便携式主机包括液晶屏、电源开关、操作键、USB接口、电源插口、第一触发线连接端口、摄像头接口、摄像头按键、换能器接口及指示灯；所述液晶屏、电源开关和操作键位于主机上面板；所述USB接口、电源插口、第一触发线连接端口和指示灯位于主机右侧面板；所述摄像头接口、摄像头按键和换能器接口位于主机前面板上。
作为优选：所述信号线两端均为刺刀螺母连接器。
这种地铁盾构隧道管片损伤测试系统的测试方法，包括以下步骤：
1)便携式主机的准备步骤为：
1.1)便携式主机装上内置的锂电池与SD卡，连接电源，长按电源开关，指示灯亮起，液晶屏出现实时工作界面，即主机启动完毕；
1.2)根据测试内容通过按键选择本次测试所选用的测试系统；
1.3)根据测试内容准备相应测试设备并连接完成，打开激光定位探头，定位管片检测位置，主机准备就绪；
2)进行分别检测或同步检测；
2.1)当进行分别检测时，根据不同的测试系统分别采取不同的操作步骤；根据测试内容选定相应的测试系统并且调节转动电机使得曲杆转动相应的测试传感器进行隧道病害损伤的检测；
2.1.1)高频电磁波发射测试系统的操作步骤为：
a)收发天线正确连接便携式主机后，进行高频电磁波发射测试的实时采集系统的启动，采集参数设置与动态调试，并选定探测方式、实时处理和显示方式；
b)选择连续探测方式后，手持收发天线紧靠管片测量面，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，拖动收发天线，系统将依据扫描速度的设定自动采集数据；
c)设备回收，检测完成；
2.1.2)超声波显微成像测试系统检测裂缝深度的操作步骤为：
a)测量裂缝深度时，将便携式主机分别连接两只换能器，连接完成后进行入工作界面，进行采集参数设置和动态调试，准备完毕；
b)在管片裂缝处，垂直于待测裂缝画一条测线，并在裂缝两侧对称布置测点，测量时手持换能器，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，将发射、接收换能器分别耦合在裂缝两侧的对称测点上，采集数据；
c)数据处理，根据波形相位发生变化时测距和裂缝深度之间的关系换算得到裂缝深值；
d)设备回收，检测完成；
2.1.3)超声波显微成像测试系统检测裂缝宽度的操作步骤为：
a)测量裂缝宽度时，便携式主机与摄像头相连，连接完成后进行入工作界面，进行采集参数设置和动态调试，准备完毕；
b)根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，手持摄像头放在待测裂缝上，通过主机上的摄像头按键进行拍摄，摄像头将裂缝图片实时传输到设备并显示在液晶屏上，待图像清晰后，自动识别裂缝轮廓，进行自动实时判读，从而得到裂缝自动判读的宽度；
c)停止捕获后设备获得当前帧图片，然后对当前图片进行手动判读处理，从而得到裂缝手动判读的宽度；
d)设备回收，检测完成；
2.2)当进行同步检测时，待主机准备就绪后，根据检测全部项目的要求选定同步选择测试系统并调节转动电机使得曲杆转动进行同步检测；根据管片损伤检测的环号要求，采用激光定位探头发射的定位激光射线，定位所测管片的具体位置，即定位点的位置，并通过转动电机使得曲杆绕着定位点转动，进行管片的圆周检测；选定的同步测试系统利用转动电机转动一周并环向移动，用于管片内部损伤检测的高频电磁波发射测试系统和用于管片外部损伤检测的超声波显微成像测试系统共同工作，完成管片的损伤检测；
2.2.1)首先正确连接收发天线、换能器和摄像头，进行同步测试系统的采集参数设置和动态调试，准备完毕；
2.2.2)手持伸缩杆紧靠管片测量面，并使定位激光射线对准所测管片定位点，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定；
2.2.3)调节转动电机，完成曲杆按一定的速度匀速转动一周，同时按照高频电磁波发射测试系统、超声波显微成像测试系统检测裂缝深度以及超声波显微成像测试系统检测裂缝宽度的操作步骤进行同步检测，使收发天线、换能器和摄像头完成定位点圆周一周的管片曲面扫描，系统自动采集数据并拍摄照片；
2.2.4)定位点分别沿管片环向均匀设置，绕一个定位点检测一周后绕下一个定位点继续检测，循环至完成整个管片环向的圆周检测；
2.2.5)数据处理，根据系统内置软件程序进行处理；
2.2.6)设备回收，检测完成；
3)生成图像
通过高频电磁波发射测试设备现场采集的管片连续损伤扫描图像及超声波显微成像测试设备获得的管片裂缝深度与宽度结果，经计算机处理后，生成最终的管片损伤情况示意图；通过管片损伤情况示意图查看管片是否存在损伤、损伤位置及损伤程度，同时查看管片裂缝的宽度和深度情况，集成一体化图像显示，形成检测报告。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的地铁盾构隧道管片损伤测试系统，可对管片内部是否存在损失、损伤位置、损伤程度以及管片外部的裂缝宽度和深度进行检测，测试内容全面有效，综合性强，能为管片损伤的无损检测提供完备的测试系统与方法，具有重要的工程实践意义。
(2)本发明的便携式主机结合高频电磁波发射测试系统和超声波显微成像测试系统，充分整合设备，方便携带，节省了人力物力和财力，并且多系统协同作业的检测方法节省了大量时间。
(3)本发明的伸缩杆结合测试设备的组合结构，构造简单、安装简便快捷，通过调整伸缩杆的长度并固定，方便工人使用，检测效率高，能应用于各类不同大小的隧道。
(4)与现有设备由检测人员长时间托举相比，本发明提供的优化结构更符合人体工程学，使用与回收方便，可以有效节省施工人员的体力，降低人力成本，使用效果更佳。
(5)本发明提供的测试设备底面均采用圆弧面，能较好地与检测的隧道弧形接触面相匹配，接触良好，提高了检测效率和数据的可靠性。
附图说明
图1是检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测系统的整体示意图。
图2是便携式主机示意图。
图3是测试设备结构示意图。
图4是收发天线测试设备检测示意图。
图5是换能器测试设备检测示意图。
图6是摄像头测试设备检测示意图。
图7是实施例的现场管片示意图。
图8是实施例的管片损伤情况示意图。
附图标记说明：1——便携式主机；1-1——锂电池；1-2——SD卡；1-3——液晶屏；1-4——电源开关；1-5——操作键；1-6——USB接口；1-7——电源插口；1-8——第一触发线连接端口；1-9——摄像头接口；1-10——摄像头按键；1-11——换能器接口；1-12——指示灯；2——电源适配器；3——综合控制电缆线；4——收发天线；4-1——弧面天线主设备；4-2——滚轮；4-3——第二触发线连接端口；4-4——连接支座；4-5——内杆；4-6——外杆；4-7——滑套；4-8——手柄；4-9——摩擦型握套；4-10——曲杆；4-11——转动电机；4-12——激光定位探头；5——触发线；6——换能器；6-1——信号线接口；7——信号线；8——摄像头；8-1——摄像头连接线；8-2——连接线接口；8-3——突起构件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
本发明的检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测系统主要是由高频电磁波发射测试系统和超声波显微成像测试系统组成的地铁盾构隧道管片损伤的综合性无损检测系统。
高频电磁波发射测试技术形成的高频电磁波发射测试系统是以宽频带短脉冲的形式由地面通过发射天线送入管片内部，经管片的反射后回到表面，由接收天线接收回波信号。通过高频电磁波的传播形态等信息，完成对管片结构内部的损伤判别。
超声波显微成像测试技术融合了显微图像处理和超声波测试技术，形成的超声波显微成像测试系统具备同时测量管片外部裂缝宽度和深度的功能。通过超声波成像直接读取裂缝宽度和深度数值，并通过拍摄照片并存储裂缝照片(照片中保留裂缝宽度测试值及裂缝深度测试值)到主机内存中，可进一步根据测试结果或图片进行分析。
所述地铁盾构隧道管片损伤测试系统包括便携式主机1、电源适配器2、综合控制电缆线3、高频电磁波发射测试设备和超声波显微成像测试设备。所述高频电磁波发射测试设备和超声波显微成像测试设备共用一个便携式主机1。
所述高频电磁波发射测试系统主要包括便携式主机1和高频电磁波发射测试设备。
所述超声波显微成像测试系统主要包括便携式主机1和超声波显微成像测试设备。
所述便携式主机1内置12V锂电池1-1、SD卡1-2以及数据采集和处理系统软件，便携式主机1包括液晶屏1-3、电源开关1-4、操作键1-5、USB接口1-6、电源插口1-7、第一触发线连接端口1-8、摄像头接口1-9、摄像头按键1-10、换能器接口1-11及指示灯1-12。
所述液晶屏1-3、电源开关1-4、操作键1-5均在主机上面板。所述USB接口1-6、电源插口1-7、第一触发线连接端口1-8及指示灯1-12均在主机右侧面板。所述摄像头接口1-9、摄像头按键1-10及换能器接口1-11在主机前面板上。
所述电源适配器2通过综合控制电缆线3插入电源插口1-7与便携式主机1相连，即所述电源适配器2的输入插头连接100－240V交流电源，输出插头接入便携式主机的电源插口1-7，为主机供电，同时为其内部电池充电。所述数据采集和处理系统软件安装于便携式主机1内部，所述SD卡1-2可存储数据于便携式主机，通过USB接口1-6外接连接线可以导出数据。
所述高频电磁波发射测试设备包括收发天线4和触发线5。所述的收发天线4包括弧面天线主设备4-1、滚轮4-2、第二触发线连接端口4-3、连接支座4-4、伸缩杆。所述收发天线4通过触发线5插入第一触发线连接端口1-8将收发天线4与便携式主机1相连。所述连接支座4-4将弧面天线主设备4-1与曲杆4-10铰接相连固定。所述曲杆4-10通过转动电机4-11与伸缩杆相连，所述转动电机4-11可调节转动曲杆4-10，使得本系统在使用过程中可随时根据检测内容进行调整。所述转动电机4-11中心固定连接一个激光定位探头4-12，所述激光定位探头4-12可发射点状红光射线，定位检测管片所在位置。所述弧面天线主设备4-1底面为弧形面，四个滚轮4-2设置于弧面天线主设备4-1的弧形底面上，便于收发天线在管片表面滚动断面扫描，并与管片内壁检测面相适配。
所述超声波显微成像测试设备包括换能器6、信号线7和摄像头8。所述换能器6包括发射换能器和接收换能器。测量裂缝深度时，必须使用两只换能器，一只用于发射，一只用于接收，如图5所示。发射换能器可将电信号转换成超声波，超声波在被测物体中传播，接收换能器接收后将超声波转换成电信号。更具体的，两只换能器可以互换使用。所述信号线7两端均为刺刀螺母连接器(BNC接头)，测量裂缝深度时，将其一端接插到便携式主机1的发射或接收的换能器接口1-11，另一端通过信号线接口6-1与换能器6相连。所述摄像头8自带摄像头连接线8-1和连接线接口8-2，通过便携式主机1上的摄像头接口1-9与主机相连。摄像头8底部设有两个尖的突起构件8-3，测试时将其卡在裂缝中以尽量使裂缝处于垂直。更具体的，所述摄像头按键1-10位于摄像头接口1-9一侧，当连接成功测量裂缝宽度时，此键相当于照相机的“快门”，当图像清晰后按下此键即进行拍照，在屏幕上显示拍下的裂缝照片，如图6所示。所述的换能器6和摄像头8均通过连接支座4-4与曲杆4-10连接。所述换能器6和摄像头8的底面均设置为弧形面。
所述曲杆4-10与收发天线4、换能器6和摄像头8三个测试传感器分别相连，三者共用转动电机4-11，并与伸缩杆相连。所述连接支座4-4在更换维修或不使用测试传感器时可以进行拆卸，所述转动电机4-11可调节转动测试传感器，使三者作圆周转动。
所述伸缩杆包括内杆4-5和外杆4-6，内、外杆间可相对转动，并通过套接使伸缩杆可压短和拉长；滑套4-7设于外杆4-6上，滑套4-7上设有手柄4-8，便于施工人员抓取；所述滑套4-7内表面设置螺旋丝扣，所述内杆4-5外表面设置螺旋丝扣。通过上、下旋转滑套4-7，滑套4-7上的螺旋丝扣移动旋转与内杆4-5上的螺旋丝扣旋紧或旋松。在设备使用时，操作滑套向下旋转可将内、外杆锁紧，防止内、外杆间滑动。在设备收置运输时，操作滑套向上旋转可将内、外杆松开，使杆件压短收缩，方便操作。所述外杆4-6上端设置摩擦型握套4-9，便于施工人员手持。
本发明还提供一种检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测方法。除了相关设备外，还需携带带插座的长电源线、测量工具、胶带、测试计划和记录纸、笔等。
本发明提供的地铁盾构隧道管片损伤测试系统的主要内容为：①高频电磁波发射测试系统检测管片内部损伤情况，包括是否存在损伤、损伤位置、损伤程度；②超声波显微成像系统检测管片外部损伤情况，包括裂缝宽度和深度。
所述便携式主机已安装数据采集和处理系统，可通过系统设定按键转换为用于管片内部损伤检测的高频电磁波发射测试系统或用于管片外部损伤检测的超声波显微成像测试系统。实际使用时，应根据实际工程地铁盾构隧道管片损伤测试内容的要求，选定相应的测试系统并且调节转动电机使得曲杆转动至相应的测试传感器进行隧道病害损伤的检测，或者同步选择测试系统并调节转动电机使得曲杆转动进行同步检测。检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测方法，包括以下步骤：
一、所述便携式主机的准备步骤为：
(1)拿出便携式主机1，装上内置锂电池1-1与SD卡1-2，连接电源，长按电源开关1-4，观察指示灯1-12亮起，液晶屏1-3出现实时工作界面，即主机启动完毕。
(2)根据测试内容通过按键选择本次测试所选用的测试系统。
(3)根据测试内容准备相应测试设备并连接完成，打开激光定位探头4-12，定位管片检测位置，主机准备就绪。
二、以下进行分别检测，根据不同的测试系统分别采取不同的测量步骤：
根据测试内容选定相应的测试系统并且调节转动电机4-11使得曲杆4-10转动至相应的测试传感器进行隧道病害损伤的检测。
1.高频电磁波发射测试系统的操作主要步骤为：
(1)收发天线4正确连接便携式主机1后，进行高频电磁波发射测试的实时采集系统的启动，采集参数设置与动态调试，并选定探测方式、实时处理和显示方式。
(2)选择连续探测方式后，只需手持收发天线4紧靠管片测量面，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，拖动天线，系统将依据扫描速度的设定自动采集数据。
(3)设备回收，检测完成。
2.超声波显微成像测试系统检测裂缝深度的操作主要步骤为：
(1)测量裂缝深度时，将便携式主机1分别连接两只换能器，连接完成后进行入工作界面，进行采集参数设置和动态调试，准备完毕。
(2)在管片裂缝处，垂直于待测裂缝画一条测线，并在裂缝两侧对称布置测点，测点间距一般为25mm。测量时手持两只换能器，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，将发射、接收换能器分别耦合在裂缝两侧的对称测点上，采集数据。
(3)数据处理，根据波形相位发生变化时测距和裂缝深度之间的关系换算得到裂缝深值。
(4)设备回收，检测完成。
3.超声波显微成像测试系统检测裂缝宽度的操作主要步骤为：
(1)测量裂缝宽度时，便携式主机1与摄像头8相连，其余步骤与裂缝深度检测的设备准备一致。
(2)根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，手持摄像头8放在待测裂缝上，通过主机上的按键进行拍摄，摄像头8将裂缝图片实时传输到设备并显示在液晶屏1-3上，待图像清晰后，可自动识别裂缝轮廓，进行自动实时判读，从而得到裂缝自动判读的宽度。
(3)停止捕获后设备获得当前帧图片，然后可对当前图片进行手动判读处理，从而得到裂缝手动判读的宽度。
(4)设备回收，检测完成。
三、以下进行同步检测
待主机准备就绪后，根据检测全部项目的要求选定同步选择测试系统并调节转动电机使得曲杆转动进行同步检测。根据管片损伤检测的环号要求，可以采用激光定位探头4-12发射的定位激光射线，定位所测管片的具体位置，即定位点的位置，并通过转动电机4-11使得曲杆绕着定位点转动，进行管片的圆周检测。
(1)首先正确连接收发天线、换能器和摄像头，进行同步测试系统的采集参数设置和动态调试，准备完毕。
(2)手持伸缩杆紧靠管片测量面，并保证定位激光射线对准所测管片定位点，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定。
(3)调节转动电机，完成曲杆按一定的速度匀速转动一周，同时参照上述三者操作步骤进行同步检测，即保证收发天线、换能器和摄像头完成定位点圆周一周的管片曲面扫描，系统自动采集数据并拍摄照片。
(4)定位点分别沿管片环向均匀设置，绕一个定位点检测一周后绕下一个定位点继续检测，循环至完成整个管片环向的圆周检测。
(5)数据处理，根据系统内置软件程序进行处理。
(6)设备回收，检测完成。
选定的同步测试系统可以利用转动电机转动一周并环向移动，用于管片内部损伤检测的高频电磁波发射测试系统和用于管片外部损伤检测的超声波显微成像测试系统共同工作，完成管片的损伤检测。
四、生成图像
本发明的检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测系统，可以通过高频电磁波发射测试设备现场采集的管片连续损伤扫描图像及超声波显微成像测试设备获得的管片裂缝深度与宽度结果，经计算机处理后，可生成最终的管片损伤情况示意图。
最终的管片损伤情况包括了损伤扫描图像可查看管片是否存在损伤、损伤位置及损伤程度，同时也可查看管片裂缝的宽度和深度情况，集成一体化图像显示方便形成检测报告。
通过检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测系统的检测，并完成检测地铁盾构隧道管片内部和外部损伤的无损检测方法全过程，即可对地铁盾构隧道的管片内部与外部损伤情况有明晰的认识，对于地铁隧道的施工运营维护具有重要意义。

Claims (1)

1.一种地铁盾构隧道管片损伤测试系统的测试方法，其特征在于，地铁盾构隧道管片损伤测试系统包括便携式主机（1）、电源适配器（2）、综合控制电缆线（3）、高频电磁波发射测试设备和超声波显微成像测试设备；所述电源适配器（2）通过综合控制电缆线（3）与便携式主机（1）相连；所述便携式主机（1）内置锂电池（1-1）、SD卡（1-2）以及数据采集和处理系统软件，便携式主机（1）包括液晶屏（1-3）、电源开关（1-4）、操作键（1-5）、USB接口（1-6）、电源插口（1-7）、第一触发线连接端口（1-8）、摄像头接口（1-9）、摄像头按键（1-10）、换能器接口（1-11）及指示灯（1-12）；所述液晶屏（1-3）、电源开关（1-4）和操作键（1-5）位于主机上面板；所述USB接口（1-6）、电源插口（1-7）、第一触发线连接端口（1-8）和指示灯（1-12）位于主机右侧面板；所述摄像头接口（1-9）、摄像头按键（1-10）和换能器接口（1-11）位于主机前面板上；所述高频电磁波发射测试设备包括收发天线（4）和触发线（5）；所述收发天线（4）通过触发线（5）与便携式主机（1）相连；所述收发天线（4）包括弧面天线主设备（4-1）、滚轮（4-2）、第二触发线连接端口（4-3）和连接支座（4-4）；弧面天线主设备（4-1）通过连接支座（4-4）与曲杆（4-10）铰接相连固定；所述弧面天线主设备（4-1）底面为弧形面，滚轮（4-2）设置于弧面天线主设备（4-1）的弧形底面上；弧面天线主设备（4-1）上设有第二触发线连接端口（4-3）；所述超声波显微成像测试设备包括换能器（6）、信号线（7）和摄像头（8）；所述换能器（6）包括发射换能器和接收换能器，发射换能器和接收换能器分别通过信号线（7）连接便携式主机（1）；所述信号线（7）一端连接便携式主机（1）的换能器接口（1-11），另一端连接换能器（6）的信号线接口（6-1）；所述摄像头（8）设有摄像头连接线（8-1）和连接线接口（8-2），摄像头（8）通过摄像头连接线（8-1）连接便携式主机（1）上的摄像头接口（1-9）；摄像头（8）底部设有突起构件（8-3）；所述的换能器（6）和摄像头（8）均通过连接支座（4-4）与曲杆（4-10）连接，所述换能器（6）和摄像头（8）的底面均设置为弧形面；所述曲杆（4-10）分别与收发天线（4）、换能器（6）和摄像头（8）相连，曲杆（4-10）通过转动电机（4-11）与伸缩杆连接，所述转动电机（4-11）中心固定连接激光定位探头（4-12）；所述伸缩杆包括内杆（4-5）和外杆（4-6），内外杆通过套接使伸缩杆压短和拉长；外杆（4-6）上设有滑套（4-7），滑套（4-7）上设有手柄（4-8）；所述滑套（4-7）内表面设有螺旋丝扣，并在内杆（4-5）外表面设有相匹配的螺旋丝扣；所述外杆（4-6）上端设置摩擦型握套（4-9）；这种测试方法包括以下步骤：
1）便携式主机的准备步骤为：
1.1）便携式主机（1）装上内置的锂电池（1-1）与SD卡（1-2），连接电源，长按电源开关（1-4），指示灯（1-12）亮起，液晶屏（1-3）出现实时工作界面，即主机启动完毕；
1.2）根据测试内容通过按键选择本次测试所选用的测试系统；
1.3）根据测试内容准备相应测试设备并连接完成，打开激光定位探头（4-12），定位管片检测位置，主机准备就绪；
2) 进行分别检测或同步检测；
2.1）当进行分别检测时，根据不同的测试系统分别采取不同的操作步骤；根据测试内容选定相应的测试系统并且调节转动电机（4-11）使得曲杆（4-10）转动相应的测试传感器进行隧道病害损伤的检测；
2.1.1）高频电磁波发射测试系统的操作步骤为：
a）收发天线（4）正确连接便携式主机（1）后，进行高频电磁波发射测试的实时采集系统的启动，采集参数设置与动态调试，并选定探测方式、实时处理和显示方式；
b）选择连续探测方式后，手持收发天线（4）紧靠管片测量面，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，拖动收发天线（4），系统将依据扫描速度的设定自动采集数据；
c）设备回收，检测完成；
2.1.2）超声波显微成像测试系统检测裂缝深度的操作步骤为：
a）测量裂缝深度时，将便携式主机（1）分别连接两只换能器，连接完成后进行入工作界面，进行采集参数设置和动态调试，准备完毕；
b）在管片裂缝处，垂直于待测裂缝画一条测线，并在裂缝两侧对称布置测点，测量时手持换能器，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，将发射、接收换能器分别耦合在裂缝两侧的对称测点上，采集数据；
c）数据处理，根据波形相位发生变化时测距和裂缝深度之间的关系换算得到裂缝深值；
d）设备回收，检测完成；
2.1.3）超声波显微成像测试系统检测裂缝宽度的操作步骤为：
a）测量裂缝宽度时，便携式主机（1）与摄像头（8）相连，连接完成后进行入工作界面，进行采集参数设置和动态调试，准备完毕；
b）根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定，手持摄像头（8）放在待测裂缝上，通过主机上的摄像头按键（1-10）进行拍摄，摄像头（8）将裂缝图片实时传输到设备并显示在液晶屏（1-3）上，待图像清晰后，自动识别裂缝轮廓，进行自动实时判读，从而得到裂缝自动判读的宽度；
c）停止捕获后设备获得当前帧图片，然后对当前图片进行手动判读处理，从而得到裂缝手动判读的宽度；
d）设备回收，检测完成；
2.2）当进行同步检测时，待主机准备就绪后，根据检测全部项目的要求选定同步选择测试系统并调节转动电机使得曲杆转动进行同步检测；根据管片损伤检测的环号要求，采用激光定位探头（4-12）发射的定位激光射线，定位所测管片的具体位置，即定位点的位置，并通过转动电机（4-11）使得曲杆绕着定位点转动，进行管片的圆周检测；选定的同步测试系统利用转动电机转动一周并环向移动，用于管片内部损伤检测的高频电磁波发射测试系统和用于管片外部损伤检测的超声波显微成像测试系统共同工作，完成管片的损伤检测；
2.2.1）首先正确连接收发天线（4）、换能器（6）和摄像头（8），进行同步测试系统的采集参数设置和动态调试，准备完毕；
2.2.2）手持伸缩杆紧靠管片测量面，并使定位激光射线对准所测管片定位点，根据测量高度适时调整伸缩杆长度并固定；
2.2.3）调节转动电机，完成曲杆按一定的速度匀速转动一周，同时按照高频电磁波发射测试系统、超声波显微成像测试系统检测裂缝深度以及超声波显微成像测试系统检测裂缝宽度的操作步骤进行同步检测，使收发天线（4）、换能器（6）和摄像头（8）完成定位点圆周一周的管片曲面扫描，系统自动采集数据并拍摄照片；
2.2.4）定位点分别沿管片环向均匀设置，绕一个定位点检测一周后绕下一个定位点继续检测，循环至完成整个管片环向的圆周检测；
2.2.5）数据处理，根据系统内置软件程序进行处理；
2.2.6）设备回收，检测完成；
3）生成图像
通过高频电磁波发射测试设备现场采集的管片连续损伤扫描图像及超声波显微成像测试设备获得的管片裂缝深度与宽度结果，经计算机处理后，生成最终的管片损伤情况示意图；通过管片损伤情况示意图查看管片是否存在损伤、损伤位置及损伤程度，同时查看管片裂缝的宽度和深度情况，集成一体化图像显示，形成检测报告。
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