CN113252791A - 一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法 - Google Patents

一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113252791A
CN113252791A CN202110770048.0A CN202110770048A CN113252791A CN 113252791 A CN113252791 A CN 113252791A CN 202110770048 A CN202110770048 A CN 202110770048A CN 113252791 A CN113252791 A CN 113252791A
Authority
CN
China
Prior art keywords
point
measuring
arrangement mode
line
excitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110770048.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113252791B (zh
Inventor
吴佳晔
王强
张远军
黄伯太
吴波涛
贾其松
董戈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qinghai Communications Technical College
Sichuan Central Inspection Technology Inc
Original Assignee
Qinghai Communications Technical College
Sichuan Central Inspection Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinghai Communications Technical College, Sichuan Central Inspection Technology Inc filed Critical Qinghai Communications Technical College
Priority to CN202110770048.0A priority Critical patent/CN113252791B/zh
Publication of CN113252791A publication Critical patent/CN113252791A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113252791B publication Critical patent/CN113252791B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/045—Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0232—Glass, ceramics, concrete or stone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/105—Number of transducers two or more emitters, two or more receivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法，在对混凝土结构进行弹性波层析扫描检测时，因为P波传播夹角主要集中在45°以内，故需要根据测点所在边的长度a与垂直于测点所在边的测线长度b的大小关系进行测线布置方式选取，当a小于b时，可选取全交叉测线布置方式、部分交叉测线布置方式或小交叉测线布置方式，均可保证每个激振点的垂直于测点所在边的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°，测线布置方式选择多样化，具有较强的适用性；当a大于或等于b时，采用小交叉测线布置方式，使之满足上述夹角要求的同时，可大幅度减少现场工作，提升检测效率，并且可将所需检测测区一次性检测完毕。

Description

一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法
技术领域
本发明属于混凝土结构检测技术领域，具体涉及一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法的设计。
背景技术
目前，针对大型混凝土结构的内部缺陷检测通常使用冲击弹性波CT（层析扫描）法，其原理为：当检测区域中存在软弱区域或者缺陷时，该区域中传播的弹性波波速会降低。因此，利用计算机层析技术反算测试领域的波速，即可检测结构内部缺陷。由于冲击弹性波中的P波波速最快，所以其主要利用的是P波波速的变化进行扫描。
对于冲击弹性波CT法，其检测精度的影响因素包括：（1）P波传播夹角主要集中在45°以内，超过45°的P波能量很小。（2）由于冲击弹性波CT法的传感器通常使用单轴传感器，若传感器测线角度太大，垂直于主轴方向的能量较小。上述两个原因会导致接收端P波波形起点不明显，容易导致选点错误，从而造成“波速降低”的错觉，降低检测精度。
冲击弹性波CT法的测线布置方式有全交叉测线布置方式和部分交叉测线布置方式，其中全交叉测线布置方式中部分测线无法满足上述夹角要求，使得接收点P波能量较弱，信噪比较低，导致P波波速变化不易掌控；部分交叉测线布置方式能够保证每个测区内所有测线之间的夹角都小于45°，但会增加现场测区划分工作，后期数据处理时，还需进行测区拼接工作，整体方法较为繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有冲击弹性波CT法的测线布置方式存在的上述问题，提出了一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法，使得每个激振点的垂直于测点所在边的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°，提升P波的首波识别效率，增强P波水平分量的检测能力。
本发明的技术方案为：一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法，包括以下步骤：
S1、获取待检测混凝土结构的剖面图。
S2、根据剖面图，在待检测混凝土结构对应剖面的相对两条边上设置测点。
S3、以相对两条边中一条边上的测点作为激振点，另一条边上的测点作为接收点，在每个接收点和激振点处放置传感器。
激振点与接收点数量相等且一一对应，即每个激振点与其点号相同的接收点形成的测线垂直于测点所在边。
S4、获取测点所在边的长度a与垂直于测点所在边的测线长度b。
S5、比较a与b的大小，若a小于b则进入步骤S6，否则若a大于或等于b则进入步骤S7。
S6、采用全交叉测线布置方式、部分交叉测线布置方式或小交叉测线布置方式对待检测混凝土结构进行弹性波层析扫描，检测其内部缺陷。
S7、采用小交叉测线布置方式对待检测混凝土结构进行弹性波层析扫描，检测其内部缺陷。
进一步地，全交叉测线布置方式具体为：使每个激振点与所有接收点均形成测线。
进一步地，部分交叉测线布置方式具体为：在测点所在边上划分测区，使得所有测区均满足每个激振点垂直于测点所在边的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°。
进一步地，小交叉测线布置方式具体为：
设存在N个激振点与N个接收点。
针对激振点首点，即第一个接收点，寻找第i 1个接收点，使得测线1~1与测线1~ i 1之间的夹角小于45°。
针对激振点尾点，即第N个接收点，寻找第i 2个接收点，使得测线N~N与测线N~(N- i 2)之间的夹角小于45°。
针对第i个中间激振点，寻找第k个接收点，使得测线i~i与测线i~(i-k) 之间的夹角小于45°且测线i~i与测线i~(i+k) 之间的夹角小于45°，其中k为正整数，i=2,3,...,N-1。
本发明的有益效果是：本发明在对混凝土结构进行弹性波层析扫描检测时，因为P波传播夹角主要集中在45°以内，故需要根据测点所在边的长度a与垂直于测点所在边的测线长度b的大小关系进行测线布置方式选取，当a小于b时，可选取全交叉测线布置方式、部分交叉测线布置方式或小交叉测线布置方式，均可保证每个激振点垂直于测点所在边的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°，测线布置方式选择多样化，具有较强的适用性；当a大于或等于b时，采用小交叉测线布置方式，使之满足上述夹角要求，同时，采用小交叉测线布置方式可大幅度减少现场工作，提升检测效率，并且可将所需检测测区一次性检测完毕。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法流程图。
图2所示为本发明实施例提供的待检测混凝土结构的剖面示意图。
图3所示为本发明实施例提供的全交叉测线布置方式示意图。
图4所示为本发明实施例提供的部分交叉测线布置方式示意图。
图5所示为本发明实施例提供的小交叉测线布置方式示意图。
图6所示为本发明实验例一提供的全交叉测线布置方式示意图。
图7所示为本发明实验例一提供的P波识别效果示意图。
图8所示为本发明实验例二提供的桥梁墩柱结构示意图。
图9所示为本发明实验例二提供的桥梁墩柱剖面小交叉测线布置方式示意图。
图10所示为本发明实验例二提供的P波识别效果示意图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
本发明实施例提供了一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法，如图1所示，包括以下步骤S1~S7：
S1、获取待检测混凝土结构的剖面图。
S2、根据剖面图，在待检测混凝土结构对应剖面的相对两条边上设置测点。
S3、以相对两条边中一条边上的测点作为激振点，另一条边上的测点作为接收点，在每个接收点和激振点处放置传感器。
本发明实施例中，激振点与接收点数量相等且一一对应，即每个激振点与其点号相同的接收点形成的测线垂直于测点所在边。
S4、获取测点所在边的长度a与垂直于测点所在边的测线长度b，如图2所示。
S5、比较a与b的大小，若a小于b则进入步骤S6，否则若a大于或等于b则进入步骤S7。
S6、采用全交叉测线布置方式、部分交叉测线布置方式或小交叉测线布置方式对待检测混凝土结构进行弹性波层析扫描，检测其内部缺陷。
S7、采用小交叉测线布置方式对待检测混凝土结构进行弹性波层析扫描，检测其内部缺陷。
本发明实施例中，如图3所示，设存在N个激振点与N个接收点，则全交叉测线布置方式具体为：使每个激振点与所有接收点均形成测线，则测线总数为N 2。
如图4所示，部分交叉测线布置方式具体为：在测点所在边上划分测区，使得所有测区均满足每个激振点的垂直于测点所在边的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°。
如图5所示，小交叉测线布置方式具体为：
设存在N个激振点与N个接收点。
针对激振点首点，即第一个接收点，寻找第i 1个接收点，使得测线1~1与测线1~ i 1之间的夹角小于45°。
针对激振点尾点，即第N个接收点，寻找第i 2个接收点，使得测线N~N与测线N~(N- i 2)之间的夹角小于45°。
针对第i个中间激振点，寻找第k个接收点，使得测线i~i与测线i~(i-k) 之间的夹角小于45°且测线i~i与测线i~(i+k) 之间的夹角小于45°，其中k为正整数，i=2,3,...,N-1。
小交叉测线布置方式的测线总数为：2倍首尾测线数+(N-2)倍中间测线数。
本发明实施例中，测线x~y表示第x个激振点与第y个接收点形成的测线。
针对上述三种测线布置方式，当a小于b时，三种测线布置方式均可保证每个激振点与其接收点首点形成的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°，并且由于此时测点所在边的长度a较小，采用部分交叉测线布置方式也不会耗费太多的测区划分和拼接时间，因此采用三种测线布置方式均可。
当a大于或等于b时，若采用全交叉测线布置方式，则测线1~1与测线1~N之间的夹角，以及测线N~N与测线N~1之间的夹角均大于45°，会使得接收点P波能量较弱，信噪比较低，导致P波波速变化不易掌控，因此全交叉测线布置方式不满足检测要求。若采用部分交叉测线布置方式，会增加现场测区划分工作，后期数据处理时，还需进行测区拼接工作，整体方法较为繁琐，同样不满足检测要求。此时采用小交叉测线布置方式，可将测线数量减少，使之满足P波夹角要求，同时采用小交叉测线布置方式可大幅度减少现场工作，提升检测效率，并且可将所需检测测区一次性检测完毕。
下面以两个具体实验例对本发明提供的基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法的效果作进一步描述。
实验例一：
如图6所示，某混凝土拱坝，大坝坝顶高程达170.5m，基础顶面高程为124m，坝顶宽5m，坝底宽度为13.61m，上游面垂直，下游面坡度为1（V）：0.21（H），测线布置如图6所示，其中a明显大于b。
本实验例中采用的是全交叉测线布置方式，如图6所示，针对21号激振点，其与1号传感器形成的测线和其与20号传感器形成的测线之间的夹角为70°左右，此时从图7中可以看出，激振点在21号时的P波首波信号不易识别。
实验例二：
如图8所示，某桥梁墩柱，至下而上沿纵剖面腰线布置11个测点，共计3m，剖面上底长2.4m，下底长3m，垂直高度2.985m。
沿着测点编号由下至上激振，信号采集及激振方式如图9所示，激振与受信测线布置采用小交叉测线布置方式，最边上的激振点，对应有3个接收点，同时也对应有三条测线。中间的激振点，对应有5个接收点，同时也有五条测线，每个测试断面形成49条弹性波交叉测线。
如图10所示，由于该种布置方式中，所有测线与其敲击方向的夹角均小于45°，接收端接收到的P波信号能量较强，其P波起始点容易识别，因此提高了信噪比，提高了检测精度。同时，相比于全交叉测线布置方式来说，也大大提高了检测效率。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取待检测混凝土结构的剖面图；
S2、根据剖面图，在待检测混凝土结构对应剖面的相对两条边上设置测点；
S3、以所述相对两条边中一条边上的测点作为激振点，另一条边上的测点作为接收点，在每个接收点和激振点处放置传感器；
所述激振点与接收点数量相等且一一对应，即每个激振点与其点号相同的接收点形成的测线垂直于所述测点所在边；
S4、获取测点所在边的长度a与垂直于测点所在边的测线长度b；
S5、比较a与b的大小，若a小于b则进入步骤S6，否则若a大于或等于b则进入步骤S7；
S6、采用全交叉测线布置方式、部分交叉测线布置方式或小交叉测线布置方式对待检测混凝土结构进行弹性波层析扫描，检测其内部缺陷；
S7、采用小交叉测线布置方式对待检测混凝土结构进行弹性波层析扫描，检测其内部缺陷。
2.根据权利要求1所述的弹性波层析扫描检测方法，其特征在于，所述全交叉测线布置方式具体为：使每个激振点与所有接收点均形成测线。
3.根据权利要求1所述的弹性波层析扫描检测方法，其特征在于，所述部分交叉测线布置方式具体为：在测点所在边上划分测区，使得所有测区均满足每个激振点的垂直于测点所在边的测线和该激振点与其接收点尾点形成的测线之间的夹角小于45°。
4.根据权利要求1所述的弹性波层析扫描检测方法，其特征在于，所述小交叉测线布置方式具体为：
设存在N个激振点与N个接收点；
针对激振点首点，即第一个接收点，寻找第i 1个接收点，使得测线1~1与测线1~ i 1之间的夹角小于45°；
针对激振点尾点，即第N个接收点，寻找第i 2个接收点，使得测线N~N与测线N~(N- i 2)之间的夹角小于45°；
针对第i个中间激振点，寻找第k个接收点，使得测线i~i与测线i~(i-k) 之间的夹角小于45°且测线i~i与测线i~(i+k) 之间的夹角小于45°，其中k为正整数，i=2,3,...,N-1。
CN202110770048.0A 2021-07-08 2021-07-08 一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法 Active CN113252791B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110770048.0A CN113252791B (zh) 2021-07-08 2021-07-08 一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110770048.0A CN113252791B (zh) 2021-07-08 2021-07-08 一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113252791A true CN113252791A (zh) 2021-08-13
CN113252791B CN113252791B (zh) 2022-04-08

Family

ID=77190934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110770048.0A Active CN113252791B (zh) 2021-07-08 2021-07-08 一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113252791B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113834875A (zh) * 2021-09-22 2021-12-24 四川升拓检测技术股份有限公司 基于三维六方体测线布置的弹性波层析成像检测方法及系统
CN114441643A (zh) * 2022-02-09 2022-05-06 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 一种动弹性模量的原位快速检测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385070A (zh) * 2011-08-23 2012-03-21 安徽理工大学 一种超长工作面无线电波透视ct测试方法
CN106124632A (zh) * 2016-07-22 2016-11-16 山东大学 一种基于超声波的混凝土密实性评估方法
JP2017096773A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社Ｃｏｒｅ技術研究所 非破壊検査方法及び非破壊検査装置並びに弾性波トモグラフィにおける情報特定方法及び情報特定装置
CN109142522A (zh) * 2018-08-02 2019-01-04 中冶建筑研究总院有限公司 一种陆上风机基础缺陷无损检测方法
CN109190272A (zh) * 2018-09-13 2019-01-11 四川升拓检测技术股份有限公司 基于弹性波和机器学习的混凝土结构缺陷检测方法
CN109375251A (zh) * 2018-09-29 2019-02-22 山东大学 利用城市既有地下空间与地表的探测方法及系统
JP6773878B1 (ja) * 2019-12-19 2020-10-21 中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京株式会社 コンクリート構造物内部状況点検方法及びその方法に使用するシステム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385070A (zh) * 2011-08-23 2012-03-21 安徽理工大学 一种超长工作面无线电波透视ct测试方法
JP2017096773A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社Ｃｏｒｅ技術研究所 非破壊検査方法及び非破壊検査装置並びに弾性波トモグラフィにおける情報特定方法及び情報特定装置
CN106124632A (zh) * 2016-07-22 2016-11-16 山东大学 一种基于超声波的混凝土密实性评估方法
CN109142522A (zh) * 2018-08-02 2019-01-04 中冶建筑研究总院有限公司 一种陆上风机基础缺陷无损检测方法
CN109190272A (zh) * 2018-09-13 2019-01-11 四川升拓检测技术股份有限公司 基于弹性波和机器学习的混凝土结构缺陷检测方法
CN109375251A (zh) * 2018-09-29 2019-02-22 山东大学 利用城市既有地下空间与地表的探测方法及系统
JP6773878B1 (ja) * 2019-12-19 2020-10-21 中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京株式会社 コンクリート構造物内部状況点検方法及びその方法に使用するシステム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张育斌: "基于冲击弹性波CT的桥墩缺陷无损检测", 《四川理工学院学报( 自然科学版)》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113834875A (zh) * 2021-09-22 2021-12-24 四川升拓检测技术股份有限公司 基于三维六方体测线布置的弹性波层析成像检测方法及系统
CN114441643A (zh) * 2022-02-09 2022-05-06 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 一种动弹性模量的原位快速检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113252791B (zh) 2022-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113252791B (zh) 一种基于小交叉测线布置方式的弹性波层析扫描检测方法
CN102877490B (zh) 一种大直径管桩低应变质量检测方法
CN101071124B (zh) 一种用超声波检测混凝土结构斜裂缝的方法
CN103953076B (zh) 基于旁孔透射波拐点法的既有工程桩桩底深度确定方法
CN105259570A (zh) 一种海上时移地震接收点位移校正方法
CN109738902B (zh) 一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法
CN101363916A (zh) 一种高精度折射静校正数据反演方法
CN103995048A (zh) 钢丝绳磁记忆在线检测装置
CN103088849A (zh) 一种在役桥梁基桩应力波回波无损检测方法
CN115404920B (zh) 一种基桩检测方法及系统
CN103630605B (zh) 一种预应力锚索管道注浆检测方法
CN104034805A (zh) 无砟轨道伤损整体与局部相结合的识别方法
CN105588705A (zh) 一种用于船模水面实验的光学测试系统及其测试方法
US8510048B2 (en) Method for detecting underground tunnels
CN103558637B (zh) 基于三分量传感器的远探测方法
CN109540266B (zh) 一种磁致伸缩液位计及液位测量方法
CN111781641B (zh) 一种被动震源定位方法、系统、终端及可读存储介质
CN103969334B (zh) 大尺寸混凝土构件缺陷应力波快速检测方法
CN104536001A (zh) 一种基于数据切片的圆柱形桥墩质量检测方法
CN102809670B (zh) 加速度传感器的单片开环集成电路
CN102541356A (zh) 用于光学式触控面板的触碰点定位方法及光学式触控面板装置
CN104216016A (zh) 一种纵波约束扫描的转换波动校正方法以及系统
CN104535793B (zh) 基于延时测量的热风速传感器结构和风速风向测定方法
CN103969467B (zh) 一种压阻式mems高过载加速度计
CN104316017B (zh) 一种圆柱度的三截面测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant