CN112525998B - 一种墙体质量的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种墙体质量的检测方法及检测装置，涉及检测领域。墙体质量的检测方法包括：控制激振器激发在墙体内传播的弹性波，并由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据；根据各检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在墙体中的传播速度，并根据传播速度确定墙体的缺陷区域；获取位于缺陷区域内的检波器的振动数据，并对获取到的缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱；根据振动频谱确定墙体的缺陷类型系数，并根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量。该墙体质量的检测方法及检测装置，可以全面检测墙体的质量。

Description

一种墙体质量的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种墙体质量的检测方法及装置。

背景技术

传统的墙体质量的检测方法多采用开孔或开槽取样验证的方法，这种方法代表性差，且对场地存在一定的破坏。利用弹性波检测墙体是一种无损检测方法，能够在不破坏墙体的前提下，对墙体质量进行准确的检测。

相关的墙体质量的检测方法根据弹性波在墙体中的传播的频谱特性分析墙体的缺陷类型，这种检测方法无法全面检测墙体的质量。

发明内容

本发明提供一种墙体质量的检测方法及装置，以解决相关墙体质量的检测方法与检测装置无法全面检测墙体的质量的技术问题。

本发明实施例提供一种墙体质量的检测方法，该检测方法包括：控制激振器激发在所述墙体内传播的弹性波，并由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据；根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度，并根据所述传播速度确定所述墙体的缺陷区域；获取位于所述缺陷区域内的检波器的振动数据，并对获取到的所述缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱；根据所述振动频谱确定墙体的缺陷类型系数，并根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域的面积确定所述墙体的质量。

进一步的，所述根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度包括：将所述相邻检波器的间距除以所述相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据；将所述速度数据标记为弹性波在所述相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。

进一步的，所述根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度包括：将所述相邻检波器的间距除以所述相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据；将所述速度数据标记为弹性波在标记检波器所在墙体位置处的传播速度，其中，所述标记检波器为所述相邻的检波器中先获取到振动数据的检波器，或者，所述标记检波器为所述相邻的检波器中后获取到振动数据的检波器；对各所述标记检波器所在墙体位置处的传播速度进行拟合，得到弹性波在所述墙体的不同部分中的传播速度。

进一步的，所述根据所述传播速度确定所述墙体的缺陷区域包括：获取弹性波在标准墙体中的标准传播速度，其中，所述标准墙体是指与所述墙体的材料相同，且内部不存在缺陷的墙体；将弹性波在所述墙体的各区域内的传播速度与所述标准传播速度进行对比，并将传播速度与所述标准速度之差大于预设阈值的墙体区域确定为所述缺陷区域。

进一步的，所述根据所述振动频谱确定墙体的缺陷类型系数包括：根据所述振动频谱得到所述缺陷区域的特征频率；基于所述特征频率得到所述缺陷类型系数，其中，所述缺陷类型系数与所述特征频率成负相关关系。

进一步的，所述根据所述振动频谱得到所述缺陷区域的特征频率包括：获取所述振动频谱中最大功率谱密度对应的频率，并将所述频率确定为所述缺陷区域的特征频率。

进一步的，所述根据所述振动频谱得到所述缺陷区域的特征频率包括：将所述振动频谱中各频率的功率谱密度除以所有频率的功率谱密度之和，得到各频率的功率谱密度占比；将所述振动频谱中的频率与功率谱密度占比相乘，得到加权频率；将各所述加权频率相加得到所述缺陷区域的特征频率。

进一步的，所述根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域的面积确定所述墙体的质量，包括：将所述缺陷区域的面积除以所述墙体的总面积，得到所述缺陷区域的面积占比；将所述缺陷区域的面积占比与所述缺陷区域的缺陷类型系数相乘，得到所述缺陷区域的缺陷指标；将各所述缺陷区域的缺陷指标相加，得到所述墙体的质量指标，其中，所述质量指标越小，所述墙体的质量越好。

本发明实施例还提供一种墙体质量的检测装置，该检测装置包括：控制模块，用于控制激振器激发在所述墙体内传播的弹性波；获取模块，用于由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据；处理模块，用于根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度，并根据所述传播速度确定所述墙体的缺陷区域；所述获取模块，还用于获取位于所述缺陷区域内的检波器的振动数据，并对获取到的所述缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱；所述处理模块，还用于根据所述振动频谱确定墙体的缺陷类型系数，并根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域的面积确定所述墙体的质量。

进一步的，所述处理模块，还用于将所述相邻检波器的间距除以所述相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据；所述处理模块，还用于将所述速度数据标记为弹性波在所述相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。

本发明实施例提供的墙体质量的检测方法，通过弹性波在墙体中的传播速度，确定了墙体的缺陷区域，通过对缺陷区域内的振动数据进行频谱分析，得到各缺陷区域的缺陷类型系数，并通过墙体缺陷区域的面积和缺陷区域的缺陷类型系数对墙体质量进行综合判断，可以实现对墙体质量的全面评价，从而使墙体质量的检测更加准确。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种墙体质量的检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种墙体质量的检测方法的流程图；

图3为墙体检测装置由各检波器获取的振动数据的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的墙体质量的检测方法中一种基于特征频率得到缺陷类型系数的方法的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图11为本发明实施例提供的另一种墙体质量的检测方法的流程图；

图12为本发明实施例提供的一种墙体质量的检测装置的结构示意图。

附图标记说明

1-墙体，10-检波器，20-墙体质量的检测装置，30-数据线，40-激振器，21- 控制模块，22-获取模块，23-处理模块。

具体实施方式

在具体实施方式中所描述的各个实施例中的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以进行各种组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在具体实施方式中，本发明实施例提供的墙体质量的检测方法可以适用于检测各种墙体，该墙体例如可以是普通建筑的外墙，可以是边坡的护墙，也可以是铁路挡墙。为了便于说明，以下实施例均以检测铁路挡墙的质量为例，对墙体的检测系统、检测装置和检测方法进行示例性说明。

本发明实施例提供一种墙体质量的检测系统，如图1所示，该墙体质量的检测系统包括：检波器10和墙体质量的检测装置20(为了便于说明，以下简称为检测装置20)。多个检波器10间隔设置于铁路挡墙的墙体1(为了便于说明，以下简称为墙体1)的表面，在检波器10的设置位置处，检波器10可以将墙体1表面的振动转化为振动数据，具体的，检波器10可以将墙体1表面的振动转化为电信号，且该电信号的大小与振动的幅度成正比，该电信号的大小与获取该电信号的时间的对应关系即为振动数据。可选的，墙体1设置有检波器10的墙面与底面呈预设的锐角，检波器10的底部设置有粘附材料，检波器 10通过自身的重力和粘附材料的粘附力附着在墙体1的表面，该粘附材料例如可以为黄油。检测装置20由各检波器10获取振动数据，并通过对振动数据的处理实现对墙体1质量的检测。

在一些实施例中，检波器10设置有无线信号发射元件，检测装置20设置有无线信号接收元件，检波器10通过无线信号发射元件发送振动数据，检测装置20通过无线信号接收元件接收该振动数据。在一些实施例中，如图1所示，墙体质量的检测系统还包括数据线30，检测装置20通过数据线30与各检波器 10连接，并获取各检波器10检测到的振动数据，通过数据线30传输振动数据能够有效防止电磁干扰对检测准确度的影响。可选的，在数据线30的表面还设置有电磁屏蔽层，进一步防止电磁干扰对检测准确度的影响。

在一些实施例中，检测人员通过激振锤敲击墙体1的表面使弹性波在墙体 1内传播。在一些实施例中，如图1所示，墙体质量的检测系统还包括激振器 40，激振器40的激振部分以预设大小的力撞击墙体1从而在墙体1内激发弹性波。可选的，检测装置20通过数据线或无线数据传输的方式与激振器40数据连接，即，检测装置20可以通过有线传输或无线传输将控制信号传输至激振器 40，对激振器40的状态进行控制。

在一些实施例中，如图1所示，激振器40位于墙体1的底部，检波器10 沿墙体1的表面，沿墙体1的底部向墙体1的顶部的方向间隔设置，且各相邻的检波器10之间的间距相等，检测装置20设置于墙体1的顶部。需要说明的是，图1所示的检波器10和激振器40的布置位置仅为一种示例性说明，在其他实施例中，检波器10和激振器40还可以布置在其他位置，例如，激振器还可以位于墙体的墙面中心，各检波器位于激振器的周部，形成以该激振器为圆心的多个同心圆。为了便于说明，以下均以激振器40和检波器10如图1所示的方式排布为例对墙体质量的方法进行具体说明，并非是对本发明提供的墙体质量的检测方法进行任何限定，该检测方法还可以应用于其他的激振器和检波器的布置形式。

本发明实施例还提供一种墙体质量的检测方法，图1中的检测装置20通过执行该检测方法实现对墙体质量的检测。如图2所示，该检测方法包括：

步骤101、控制激振器激发在墙体内传播的弹性波，并由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据。

具体的，检测装置将控制信号发送至激振器，激振器响应于该控制信号开始敲击墙体，使墙体内生成在墙体内传播的弹性波。其中，弹性波是指振动在弹性介质中传播的过程，即，在激振器的激励下墙体的各个部分沿着弹性波的传播方向，相继发生振动的过程。当弹性波传播至各检波器的设置位置时，各检波器相继检测到振动数据，且各检波器分别将数据传输至检测装置。需要说明的是，检波器获取的振动数据为时域数据，即，该振动数据为振动幅度与时间的对应关系，例如，如图3所示，检测装置由五个检波器获取五组振动数据，该五组振动数据分别表示该五个检波器检测到的墙体的振幅与时间的对应关系。

步骤102、根据各检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在墙体中的传播速度。

具体的，通过相邻检波器检测到振动数据的时间差可以确定弹性波从相邻的检波器中的一个检波器所在位置传播至相邻的检波器中的另一个检波器所在位置所花费的时间，将相邻的检波器的间距除以弹性波传播所花费的时间即可得到弹性波在墙体中的传播速度，通过在墙体的不同位置间隔设置检波器，可以确定弹性波在墙体的不同区域中的传播速度。其中，各检波器检测到振动数据的时间是指检波器开始检测到振动数据中的振幅大于预设阈值的时间点，具体的，检测装置由各检波器获取振动数据，在检波器传输的振动数据中的振幅大于预设阈值的状态下，检测装置将该振动数据中振幅第一次超过预设阈值对应的时间点确定为该检波器检测到振动数据的时间。在弹性波没有传播至该检波器的位置的状态下，检波器会检测到小振幅的随机振动，通过将检波器开始检测到振动数据中的振幅大于预设阈值的时间确定为检波器检测到振动数据的时间，能够防止将外部环境扰动产生的噪音误识别为弹性波的振动，提高了墙体质量的检测的准确性。

需要说明的是，根据检波器检测到振动数据的时间和相邻的检波器的间距确定弹性波在墙体的不同区域的传播速度可以有多种不同的实现方式，下面对确定弹性波在墙体中的不同区域的传播速度的具体步骤进行示例性说明。

可选的，如图4所示，根据检波器检测到振动数据的时间和相邻的检波器的间距确定弹性波在墙体的不同区域的传播速度的方法包括：

步骤211、将相邻检波器的间距除以相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据。

具体的，确定两个相邻的检波器检测到振动数据的时间，将该两个相邻的检波器中后检测到振动数据的时间减去该两个相邻的检波器中先检测到振动数据的时间，得到该两个相邻的检波器检测到振动数据的时间差，并将检测装置中预存的该两个相邻的检波器的间距除以该时间差，得到该两个相邻的检波器对应的速度数据。

步骤212、将速度数据标记为弹性波在相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。

具体的，将两个相邻的检波器对应的速度数据标记为弹性波在该两个检波器之间的墙体部分中的传播速度，即，将弹性波在两个相邻的检波器之间的墙体中传播的平均速度确定为弹性波在两个相邻的检波器之间的墙体中的传播速度。将弹性波在两个相邻检波器之间的墙体中的平均速度确定为该弹性波在该墙体部分中的传播速度，减少了确定弹性波的传播速度的计算量，使检测装置能够更快得到弹性波在墙体各部分中的传播速度。

可选的，如图5所示，根据检波器检测到振动数据的时间和相邻的检波器的间距确定弹性波在墙体的不同区域的传播速度的方法包括：

步骤221、将相邻检波器的间距除以相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据。

其中，步骤221与步骤211的执行过程完全相同，故在此不再赘述。

步骤222、将速度数据标记为弹性波在标记检波器所在墙体位置处传播速度。

具体的，通过差分的方式确定弹性波在标记检波器所在墙体位置处的传播速度，即，将两个相邻检波器中的一个确定为标记检波器，将步骤221中确定的速度数据确定为弹性波在标记检波器所在墙体位置的传播速度，其中，标记检波器既可以为两个相邻检波器中先获取到振动数据的检波器，即，通过向前差分的方式得到弹性波在各标记检波器所在墙体位置处的传播速度；标记检波器也可以为两个相邻检波器中后获取到振动数据的检波器，即，通过向后差分的方式得到弹性波在各标记检波器所在墙体位置处的传播速度。需要说明的是，在同一次墙体质量的检测过程中，要么通过向前差分的方式得到弹性波在各检波器所在位置的墙体处的传播速度，即，将各相邻检波器中先获取到振动数据的检波器确定为标记检波器；要么通过向后差分的方式得到弹性波在各检波器所在位置的墙体处的传播速度，即，将各相邻检波器中后获取到振动数据的检波器确定为标记检波器；而不能将一部分相邻检波器中先获取到振动数据的检波器确定为标记检波器，将另一部分相邻检波器中后获取到振动数据的检波器确定为标记检波器。

步骤223、对各标记检波器所在墙体位置处的传播速度进行拟合，得到弹性波在墙体的不同部分中的传播速度。

具体的，利用多项式拟合或样条拟合对步骤222中得到的弹性波在各标记检波器所在墙体位置处的传播速度进行拟合，得到墙体位置与弹性波的传播速度的关系式，通过该关系式可以得到弹性波在墙体各部分中的传播速度。相较于如图4所示的弹性波在墙体的不同部分中的传播速度的确定方法，通过拟合确定弹性波在墙体的不同部分中的传播速度可以更准确地确定弹性波在两个相邻检波器之间的墙体部分的传播速度，使弹性波在墙体各部分中的速度的计算更加准确。

步骤103、根据弹性波的传播速度确定墙体的缺陷区域。

具体的，根据弹性波在墙体的不同部分的传播速度，确定墙体的缺陷区域，其中，墙体的缺陷区域是指墙体中存在缺陷的区域，该缺陷例如为裂缝、夹杂或孔洞。根据弹性波的传播速度确定墙体的缺陷区域可以有多种不同的实现方式，下面对根据弹性波的传播速度确定墙体的缺陷区域的具体步骤进行示例性说明。

可选的，对于内部均匀的墙体，可以将弹性波的传播速度发生突变的区域确定为该墙体的突变区域，具体的，根据弹性波在墙体的各部分中的传播速度计算得到弹性波在墙体内的平均传播速度，当弹性波在墙体的部分中的传播速度与该平均传播速度的差值大于预设的阈值的状态下，将该墙体的部分确定为缺陷区域。

可选的，如图6所示，根据弹性波的传播速度确定墙体的缺陷区域包括：

步骤311、获取弹性波在标准墙体中的标准传播速度。

其中，标准墙体是指与待检测的墙体的材料相同，且内部不存在缺陷的墙体。需要说明的是，对于内部均匀的墙体，墙体各部分的标准速度均相同，对于内部非均匀的墙体，各墙体的不同区域对应不同的标准速度。

步骤312、将弹性波在墙体的各区域内的传播速度与标准传播速度进行对比，并将传播速度与标准速度之差大于预设阈值的墙体区域确定为缺陷区域。

具体的，将弹性波在墙体的各区域内的传播速度与弹性波在标准墙体中的相同区域中的标准传播速度进行对比，在弹性波在该区域内的传播速度与标准速度的差值大于预设的阈值的状态下，将区域确定为缺陷区域。为了便于说明，下面以弹性波在标准墙体内的各部分的传播速度均为1.8m/s，弹性波在待检测墙体中的各部分的传播速度如表1所示为例，对确定待检测墙体的缺陷区域的具体步骤进行示例性说明。需要说明的是表1中以墙体距地面的距离表示墙体的区域，除表1所示的墙体区域的表示方法外，还可以有其他方式表示墙体的区域。

表1弹性波在墙体各区域内的传播速度

墙体区域(米)	0-20	20-40	40-60	60-80	80-100
						传播速度(米每秒)	1.75	1.8	1.7	1.6	1.8

确定墙体的缺陷区域的具体步骤包括：将表1所示的弹性波在各墙体区域内的传播速度与标准速度进行对比，并将弹性波在墙体区域内的传播速度与标准速度的差值大于0.06m/s的状态下，将该墙体区域确定为缺陷区域，为了便于说明，以下将墙体距地面0米-20米的区域称为第一区域，将墙体距地面20 米-40米的区域称为第二区域，将墙体距地面40米-60米的区域称为第三区域，将墙体距地面60米-80米的区域称为第四区域，将墙体距地面80米-100米的区域成为第五区域。弹性波在第一区域内的传播速度与标准速度的差值为 0.05m/s，小于预设的阈值，确定第一区域为正常区域；弹性波在第二区域内的传播速度与标准速度的差值为0m/s，小于预设的阈值，确定第二区域为正常区域；弹性波在第三区域内的传播速度与标准速度的差值为0.1m/s，大于预设的阈值，确定第三区域为缺陷区域；弹性波在第四区域内的传播速度与标准速度的差值为0.2m/s，大于预设的阈值，确定第四区域为缺陷区域；弹性波在第五区域内的传播速度与标准速度的差值为0m/s，小于预设的阈值，确定第五区域为正常区域。

步骤101至步骤103通过弹性波在墙体内的传播速度确定了墙体的缺陷区域，该缺陷区域的确定不仅可以后续步骤中用于评价墙体的质量，同时还实现了墙体缺陷区域的定位，在墙体质量检测完成后，若需要对墙体进行修复，则无需再次确定墙体的缺陷位置，仅需对墙体的缺陷区域进行针对性修复，节省了墙体修复的时间。

步骤104、获取缺陷区域内的检波器的振动数据，并对获取到的缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱。

具体的，获取缺陷区域内所有检波器的振动数据，并分别对由各检波器获取的时域的振动数据进行频域变换，将时域的振动数据转化为频域内的振动频谱，其中，振动频谱表示振动的频率与功率谱密度的对应关系。频域变换为任何可以将时域数据转化为频域数据的变换，例如，频域变换可以为傅里叶变换、快速傅里叶变换和拉普拉斯变换中的任意一种。

其中，根据缺陷区域的位置不同获取缺陷区域内的检波器的振动数据的具体步骤也不相同，下面对缺陷区域的位置对获取缺陷区域内的检波器的振动数据的具体步骤进行具体说明。当缺陷区域以检波器的设置位置为边界时，可选的，获取缺陷区域内的检波器的步骤包括：获取缺陷区域的边界的两个检波器的振动数据；可选的，获取缺陷区域内的检波器的步骤包括：获取缺陷区域的边界的两个检波器中先检测到振动数据的检波器的振动数据；可选的，获取缺陷区域内的检波器的步骤包括：获取缺陷区域的边界的两个检波器中后检测到振动数据的检波器的振动数据。当缺陷区域的边界位置位于检波器的设置位置之间时，可选的，获取缺陷区域内的检波器的步骤包括：检测缺陷区域内是否存在检波器，若缺陷区域内存在检波器，则获取缺陷区域内的所有检波器的振动数据；若缺陷区域内不存在检波器，则输出警告信号，提示检测人员在缺陷区域内增设检波器，并在检测人员在缺陷区域增设检波器后，控制激振器再次激发在墙体内传播的弹性波，并获取增设的检波器的振动数据。

步骤105、根据振动频谱确定墙体的缺陷类型系数。

具体的，墙体的不同部分的振动频谱可以体现墙体内不同部分的材料和结构，通过对振动频谱进行分析，可以对墙体的缺陷类型进行分析，并根据该缺陷类型对墙体的危害程度，得到缺陷类型系数。需要说的是，任何振动数据都可以视为有限多个或无线多个不同频率的正弦振动的线性组合，通过频域变换，可以将组成该振动的正弦振动进行分解得到该振动数据的振动频谱，振动频谱中的横坐标表示组成该振动的正弦振动的频率，振动频谱中的纵坐标表示该正弦振动在该振动数据中的占比，弹性波在经过不同材料或不同内部结构的物体时，其振动频谱也会不同，故通过对振动数据的振动频谱进行分析，可以得到墙体的缺陷区域的缺陷类型系数。

根据频谱确定墙体的缺陷系数可以有多种实现方式，下面对根据频谱确定墙体的缺陷系数的具体步骤进行示例性说明。

可选的，如图7所示，根据频谱确定墙体的缺陷类型系数的方法包括：

步骤511、获取标准墙体的对比区域中的检波器的振动数据，并对对比区域中的检波器的振动数据进行频域变换，得到标准频谱。

其中，对比区域为标准墙体中与待检测墙体的缺陷区域位置相同的区域，例如待检测墙体的缺陷区域为距地面10米至15米的区域，则对比区域为标准墙体的距地面10米至15米的区域。

步骤512、将振动频谱与标准频谱进行对比，并根据振动频谱与标准频谱之差确定缺陷类型系数。

具体的，将振动频谱中的每个频率的功率谱密度减去标准频谱中对应的功率的功率谱密度得到每个频率功率谱密度差，并将所有频率的功率谱密度差相加，得到振动频谱与标准频谱之差。振动频谱与标准频谱之差越大则确定缺陷类型系数越大，即，振动频谱与标准频谱之差与缺陷类型系数成正相关关系。

可选的，如图8所示，根据频谱确定墙体的缺陷类型系数的方法包括：

步骤521、根据振动频谱得到缺陷区域的特征频率。

其中，特征频率为能够体现频谱中功率谱密度最大的频率，该频率能够体现出振动数据中占比最大的频率。根据振动频谱得到缺陷区域的特征频率的具体步骤有多种，下面对根据振动频谱得到缺陷区域的特征频率的具体步骤进行示例性说明。

可选的，根据振动频谱得到缺陷区域的特征频率的具体步骤包括：获取振动频谱中最大功率谱密度对应的频率，并将该频率确定为缺陷区域的特征频率。

可选的，如图9所示，根据振动频谱得到缺陷区域的特征频率包括：

步骤5211、将振动频谱中各频率的功率谱密度除以所有频率的功率谱密度之和，得到各频率的功率谱密度占比。

其中，根据缺陷区域的振动情况不同，振动频谱可能为离散谱，也可能为连续谱，具体的，当缺陷区域的振动为周期运动或准周期运动时，振动频谱为离散谱，即，振动频谱为有限多个不连续的频率和各频率对应的功率谱密度的对应关系；当缺陷区域的振动为随机振动或处于混沌状态时，振动频谱为连续谱，即，振动频谱为无限多个连续的频率和各频率对应的功率谱密度的对应关系。下面对振动频谱为离散谱和振动频谱为连续谱两种情况下，步骤5211的具体步骤进行具体说明。

对于振动频谱为离散谱的情况，将振动频谱中各频率的功率谱密度占比的具体步骤包括：将振动频谱中的单个频率的功率谱密度除以所有频率的功率度密度之和，得到离散的振动频谱中各频率的功率谱密度占比。对于振动频谱为连续谱的情况，将振动频谱中的各频率的功率谱密度占比的具体步骤包括：以预设的频率间隔将振动频谱划分为多个频率区间，并确定每个频率区间的中间频率，其中，中间频率是指频率区间的两个端点的频率的平均数，即，位于频率区间中间的频率；将各频率区间的功率谱密度的定积分除以振动频谱的全频域区间内的功率谱密度的定积分，得到各频率区间的中间频率对应的功率谱密度的占比。

步骤5212、将振动频谱中的频率与功率谱密度占比相乘，得到加权频率。

具体的，将功率谱密度中的各频率乘以该频率的功率谱密度的占比，得到加权频率，该加权频率表示该频率在振动频谱的全频域区间内的占比。

步骤5213、将各加权频域相加得到缺陷区域的特征频率。

通过计算频率的功率谱密度的占比得到各频率的权重，并计算所有频率的加权和，得到振动频谱中所有频率的加权平均数，利用该频率的加权平均数作为振动频谱的特征频率。

需要说明的是，步骤104和步骤105同样适用于缺陷区域内存在多个检波器的情况，在缺陷区域内存在多个检波器的情况，步骤104的执行步骤为，分别获取缺陷区域中各检波器的振动数据，并分别对各振动数据进行频域变换，分别得到各振动数据对应的振动频谱。步骤105的执行步骤为，根据得到的多个振动频谱得到各振动频谱对应的特征频率，并以各特征频率的平均值作为缺陷区域的特征频率。步骤104和步骤105仅对缺陷区域的振动数据进行分析，能够防止墙体的非缺陷区域的振动数据对频谱分析的影响，使缺陷区域的特征频率的计算更加准确。

步骤522、基于特征频率得到缺陷类型系数。

其中，缺陷类型系数与特征频率成负相关关系，具体的，缺陷区域的特征频率越小，该区域的裂缝数量越多，或者该区域的裂缝的宽度越大，墙体的该缺点区域的质量越差。

步骤106、根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量。

通过缺陷类型系数和缺陷区域的面积对墙体质量进行综合评价，能够更准确地确定墙体的质量。根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量，可以有多种执行步骤，下面对根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量的具体执行步骤进行示例性说明。

可选的，如图10所示，根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量包括：

步骤611、计算各缺陷区域的缺陷类型系数的平均值，得到平均缺陷类型系数。

步骤612、计算各缺陷区域面积的平均数，得到平均缺陷面积。

步骤613、将平均缺陷类型系数乘以平均缺陷面积，得到墙体的质量评价指标。

其中，墙体的质量评价指标越小，墙体的质量越好。

可选的，如图11所示，根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量包括：

步骤621、将缺陷区域的面积除以墙体的总面积，得到缺陷区域的面积占比。

通过计算缺陷区域的面积占比，对缺陷区域的面积进行归一化处理，消除了墙体的总面积对墙体质量评价的影响，使本发明实施例提供的墙体质量的检测方法可以适用于检测不同大小的墙体的质量。

步骤622、将缺陷区域的面积占比与缺陷区域的缺陷类型系数相乘，得到缺陷区域的缺陷指标。

具体的，通过分别计算各缺陷区域的缺陷指标，可以分别对各缺陷区域的质量进行评价，缺陷指标越大，说明该缺陷区域的墙体质量越差，若需要对墙体进行修复，可以根据各缺陷区域的缺陷指标对墙体的各缺陷区域进行针对性修复。例如，在各缺陷区域的缺陷指标相差不大，且均较大的状态下，对墙体的各缺陷区域均进行修复；在其中几个缺陷区域的缺陷指标明显大于其他缺陷区域的缺陷指标的状态下，可以仅对这几个缺陷指标很大的缺陷区域进行修复，并再次对墙体的质量进行检测，若墙体质量达到标准，则可以无需修复剩余的缺陷区域，节省了修复墙体所需的时间和修复墙体所需的成本。

步骤623、将各缺陷区域的缺陷指标相加，得到墙体的质量指标。

其中，墙体的质量指标越小，墙体的质量越好，在墙体的质量指标大于预设的阈值的状态下，确定需要对墙体进行修复。

本发明实施例还提供一种墙体质量的检测装置，该装置为图1所示的墙体质量的检测系统中的墙体质量检测装置，该装置为任何可以接收和处理数据的电子装置，例如，该墙体质量的检测装置可以为带有数据接收端口的单片机，也可以为带有数据接收端口的可移动计算设备。如图12所示该墙体质量的检测装置包括：

控制模块21，用于控制激振器激发在墙体内传播的弹性波。

获取模块22，用于由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据。

处理模块23，用于根据各检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在墙体中的传播速度。

处理模块23，还用于根据弹性波的传播速度确定墙体的缺陷区域。

获取模块22，还用于获取缺陷区域内的检波器的振动数据。

处理模块23，还用于对获取到的缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱

处理模块23，还用于根据振动频谱确定墙体的缺陷类型系数。

处理模块23，还用于根据缺陷类型系数和缺陷区域的面积确定墙体的质量。

在一些实施例中，如图12所示，处理模块23，还用于将相邻检波器的间距除以相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据。处理模块23，还用于将速度数据标记为弹性波在相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。处理模块23。

在一些实施例中，如图12所示，处理模块23，还用于将速度数据标记为弹性波在相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。处理模块23，还用于将相邻检波器的间距除以相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据。处理模块23，还用于将速度数据标记为弹性波在标记检波器所在墙体位置处传播速度。处理模块23，还用于对各标记检波器所在墙体位置处的传播速度进行拟合，得到弹性波在墙体的不同部分中的传播速度。

在一些实施例中，如图12所示，获取模块22，还用于获取弹性波在标准墙体中的标准传播速度。处理模块23，还用于将弹性波在墙体的各区域内的传播速度与标准传播速度进行对比，并将传播速度与标准速度之差大于预设阈值的墙体区域确定为缺陷区域。

在一些实施例中，如图12所示，获取模块22，还用于获取标准墙体的对比区域中的检波器的振动数据。处理模块23，还用于对标准区域中的检波器的振动数据进行频域变换，得到标准频谱。处理模块23，还用于将振动频谱与标准频谱进行对比，并根据振动频谱与标准频谱之差确定缺陷类型系数。

在一些实施例中，如图12所示，处理模块23，还用于根据振动频谱得到缺陷区域的特征频率。处理模块23，还用于基于特征频率得到缺陷类型系数。

在一些实施例中，如图12所示，处理模块23，还用于将振动频谱中各频率的功率谱密度除以所有频率的功率谱密度之和，得到各频率的功率谱密度占比。处理模块23，还用于将振动频谱中的频率与功率谱密度占比相乘，得到加权频率。处理模块23，还用于将各加权频域相加得到缺陷区域的特征频率。

在一些实施例中，如图12所示，处理模块23，还用于计算各缺陷区域的缺陷类型系数的平均值，得到平均缺陷类型系数。处理模块23，还用于计算各缺陷区域面积的平均数，得到平均缺陷面积。处理模块23，还用于将平均缺陷类型系数乘以平均缺陷面积，得到墙体的质量评价指标。

在一些实施例中，如图12所示，处理模块23，还用于将缺陷区域的面积除以墙体的总面积，得到缺陷区域的面积占比。处理模块23，还用于将缺陷区域的面积占比与缺陷区域的缺陷类型系数相乘，得到缺陷区域的缺陷指标。处理模块23，还用于将各缺陷区域的缺陷指标相加，得到墙体的质量指标。

本发明实施例还提供一种存储有可执行指令的存储介质，其中存储有可执行指令，当可执行指令被处理器执行时，将引起处理器执行本发明实施例提供的方法，例如，如图2和图4至图11中任一附图示出的墙体质量的检测方法。

在一些实施例中，存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EE PROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种墙体质量的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

控制激振器激发在所述墙体内传播的弹性波，并由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据；

根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度，并根据所述传播速度确定所述墙体的缺陷区域；

获取位于所述缺陷区域内的检波器的振动数据，并对获取到的所述缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱；

根据所述振动频谱确定墙体的缺陷类型系数，并根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域的面积计算得到所述墙体的质量指标，并基于所述质量指标确定所述墙体的质量；

其中，所述根据振动频谱确定墙体的缺陷类型系数包括：

基于所述振动频谱与标准墙体的标准频谱之间的差值确定所述缺陷类型系数，所述缺陷类型系数与所述差值成正相关关系，所述标准频谱为标准墙体的振动频谱，

或，

基于振动频谱确定所述缺陷区域的特征频率，所述缺陷类型系数与所述特征频率成负相关关系，其中，所述特征频率为所述振动频谱中最大功率谱密度对应的频率，或，所述特征频率为所述振动频谱中以功率谱密度占比为权重的各频率的加权和；

所述根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域面积计算得到所述墙体的质量指标，包括：

将各所述缺陷区域的缺陷类型系数的平均值与各所述缺陷区域的平均面积相乘，得到所述墙体的质量指标，

或，

将各所述缺陷区域的面积除以所述墙体的总面积得到各所述缺陷区域的面积占比，将各所述缺陷区域的面积占比与对应的缺陷类型系数相乘得到所述缺陷区域的缺陷指标，将各所述缺陷区域的缺陷指标相加得到所述墙体的质量指标。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度包括：

将所述相邻检波器的间距除以所述相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据；

将所述速度数据标记为弹性波在所述相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度包括：

将所述相邻检波器的间距除以所述相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据；

将所述速度数据标记为弹性波在标记检波器所在墙体位置处的传播速度，其中，所述标记检波器为所述相邻的检波器中先获取到振动数据的检波器，或者，所述标记检波器为所述相邻的检波器中后获取到振动数据的检波器；

对各所述标记检波器所在墙体位置处的传播速度进行拟合，得到弹性波在所述墙体的不同部分中的传播速度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述传播速度确定所述墙体的缺陷区域包括：

获取弹性波在标准墙体中的标准传播速度，其中，所述标准墙体是指与所述墙体的材料相同，且内部不存在缺陷的墙体；

将弹性波在所述墙体的各区域内的传播速度与所述标准传播速度进行对比，并将传播速度与所述标准速度之差大于预设阈值的墙体区域确定为所述缺陷区域。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述特征频率为所述振动频谱中最大功率谱密度对应的频率，所述根据所述振动频谱得到所述缺陷区域的特征频率包括：

获取所述振动频谱中最大功率谱密度对应的频率，并将所述频率确定为所述缺陷区域的特征频率。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述特征频率为所述振动频率中以功率谱密度占比为权重的各频率的加权和，所述根据所述振动频谱得到所述缺陷区域的特征频率包括：

将所述振动频谱中各频率的功率谱密度除以所有频率的功率谱密度之和，得到各频率的功率谱密度占比；

将所述振动频谱中的频率与功率谱密度占比相乘，得到加权频率；

将各所述加权频率相加得到所述缺陷区域的特征频率。

7.根据权利要求1和权利要求5-6中任一项所述的检测方法，其特征在于，根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域的面积计算得到所述墙体的质量指标，并基于所述质量指标确定所述墙体的质量，包括：

将所述缺陷区域的面积除以所述墙体的总面积，得到所述缺陷区域的面积占比；

将所述缺陷区域的面积占比与所述缺陷区域的缺陷类型系数相乘，得到所述缺陷区域的缺陷指标；

将各所述缺陷区域的缺陷指标相加，得到所述墙体的质量指标，其中，所述质量指标越小，所述墙体的质量越好。

8.一种墙体质量的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

控制模块，用于控制激振器激发在所述墙体内传播的弹性波；

获取模块，用于由间隔设置于墙体的多个检波器获取振动数据；

处理模块，用于根据各所述检波器检测到振动数据的时间以及各相邻检波器的间距，确定弹性波在所述墙体中的传播速度，并根据所述传播速度确定所述墙体的缺陷区域；

所述获取模块，还用于获取位于所述缺陷区域内的检波器的振动数据，并对获取到的所述缺陷区域内的检波器的振动数据进行频域变换，得到振动频谱；

所述处理模块，还用于根据所述振动频谱确定墙体的缺陷类型系数，并根据所述缺陷类型系数和所述缺陷区域的面积计算得到所述墙体的质量指标，并基于所述质量指标确定所述墙体的质量；

所述处理模块，还用于基于所述振动频谱与标准墙体的标准频谱之间的差值确定所述缺陷类型系数，所述缺陷类型系数与所述差值成正相关关系，所述标准频谱为标准墙体的振动频谱，

或，

基于振动频谱确定所述缺陷区域的特征频率，所述缺陷类型系数与所述特征频率成负相关关系，其中，所述特征频率为所述振动频谱中最大功率谱密度对应的频率，或，所述特征频率为所述振动频谱中以功率谱密度占比为权重的各频率的加权和；

所述处理模块，还用于将各所述缺陷区域的缺陷类型系数的平均值与各所述缺陷区域的平均面积相乘，得到所述墙体的质量指标，

或，

将各所述缺陷区域的面积除以所述墙体的总面积得到各所述缺陷区域的面积占比，将各所述缺陷区域的面积占比与对应的缺陷类型系数相乘得到所述缺陷区域的缺陷指标，将各所述缺陷区域的缺陷指标相加得到所述墙体的质量指标。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述处理模块，还用于将所述相邻检波器的间距除以所述相邻检波器检测到振动数据的时间差，得到速度数据；

所述处理模块，还用于将所述速度数据标记为弹性波在所述相邻检波器之间的墙体的部分中的传播速度。

Images