CN113777161B - 宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统，包括：图像采集机构、压力试验机构、信号发射机构、信号采集机构和计算处理机构；所述图像采集机构能够采集混凝土材料试件在压力试验机构的压缩开裂实验中的全程图像数据和全程裂缝密度值数据；所述信号发射机构能够同时对处于压缩开裂实验中的混凝土材料试件发射高频信号和宽频信号；压缩开裂实验中的混凝土材料试件在高频信号和宽频信号的作用下能够反馈产生应力波信号数据；本发明提供的检测系统能够通过计算混凝土材料试件的对应裂缝密度值与损伤指标峰值回归得到对应回归方程，进而计算得到对应开裂状态下的混凝土材料试件的微裂缝密度。
Description
技术领域
本发明属于混凝土构件微裂缝无损检测技术领域，尤其涉及一种宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统及方法。
背景技术
混凝土在建筑结构材料中占主导地位，混凝土结构通常可带缝工作，但微裂缝(宽度150微米以下的裂缝)的产生和发展对于内陆港口与海港工程、核电工程、地铁与隧道工程中耐久性及抗疲劳破坏特性要求较高的混凝土结构有较大影响，因此混凝土中微裂缝的检测与评估，对控制发展形成宏观裂缝有重要意义。传统的混凝土损伤检测及评估的方法如超声波脉冲回波法和回弹法检测混凝土强度，不能用于混凝土材料的早期微裂缝检测。
由于混凝土材料是由砂、石和水泥浆混合而成，其内部结构复杂，微观呈现各向异性。在无外界作用时，其力学性能上也存在一定的非线性特性，这也给常规超声探测带来较大局限性。
以往的超声技术基于超声波在缺陷处出现的反射、透射、衰减等现象，可实现结构中对宏观裂缝的检测，但难以实现对混凝土材料早期损伤及闭合微裂纹的检测。利用材料损伤后所表现出的非线性超声特性，运用非线性理论实现对材料损伤的早期探测。
已有研究表明，非线性超声调制技术对结构中微裂缝或复合材料分层等具有较高的灵敏度，且通过裂纹表面的开启和闭合可保持其灵敏度，适合于微裂缝的检测[Jhang KY.Nonlinear ultrasonic techniques for non-destructive assessment of microdamage in material:a Review.Int J Precis Eng Manuf,2009(10):123–135]。通过对CFRP板进行试验，证实了由裂纹被激励和波振动引起的谐波和调制现象[Solodov I,KrohnN,Busse G.Nonlinear ultrasonic NDT for Early defect recognition and imaging,Proceedings of the 10th European Conference on Non-Destructive Testing,Moscow,2010.]。通过对带裂纹铝板进行非线性调制试验，观察低频振动激励对调制指标的影响[Klepka A,Staszewski W J,Jenal R B,et al.Nonlinear acoustics for fatiguecrack detection-experimental investigations of vibro-acoustic wavemodulations.Struct Health Monit 2012；11:197–211]。在对铝制复杂配件试样进行激光超声调制试验时，通过观察光谱边带发现内部缺陷[Sohn H,Lim H J,Yang S.A FatigueCrack Detection Methodology[M].Springer Netherlands,2015.]。非线性来源于应力-应变关系的积分，应力-应变关系随裂缝宽度和波幅的变化而变化[Kawashima K,Ryuji O,Toshihiro I,et al.Nonlinear acoustic response through minute surface cracks:FEM simulation and experimentation[J].Ultrasonics 2002；40:611–5]。非线性超声技术也被用于探测混凝土薄弱层闭合裂缝的定性研究[Antonaci P,Bruno C,Bocca PG,etal.Nonlinear ultrasonic evaluation ofload effects on discontinuities inconcrete[J].Cement&Concrete Research,2010,40(2):340-346]，并发现混凝土中能量相关的非线性参数与宏观闭合裂缝深度(10cm尺度)呈准线性变化[Zardan J P,Payan C,Garnier V,et al.Effect of the presence and size of a localized nonlinearsource in concrete[J].Journal ofthe Acoustical Society ofAmerica,2010,128(1):38-42]。然而，目前对于混凝土材料的开裂研究都局限在对单一裂缝临界宽度及长度情况的研究，以上研究都未对材料耐久性、强度和使用寿命有较重要影响的微裂缝密度的检测进行研究，微裂缝密度的定义是观测面积内的微裂缝累计长度。
本课题组张何勇等在《基于非线性超声技术的热损伤混凝土微裂纹检测实验研究》基于非线性声场调制法检测热损伤混凝土中微裂纹的可行性，并引入非线性声场共振法的检测结果作对比。实验结果表明，得到损伤指标特征随着固体材料非线性的增大而增大，声场调制法对外界激励的操作要求明显低于声场共振法。然而，已有的研究成果只考虑采用不同高温程度引入损伤，并未给出较明确的损伤表征物理量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统及方法，克服了现有超声波技术对混凝土检测应用中，无法给出混凝土的损伤和裂缝的定量数值的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种基于宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统，包括：图像采集机构、压力试验机构、信号发射机构、信号采集机构和计算处理机构；
所述图像采集机构能够采集混凝土材料试件在压力试验机构的压缩开裂实验中的全程图像数据和全程裂缝密度值数据；
所述信号发射机构能够同时对处于压缩开裂实验中的混凝土材料试件发射高频信号和宽频信号；
压缩开裂实验中的混凝土材料试件在高频信号和宽频信号的作用下能够反馈产生应力波信号数据；
所述信号采集机构能够采集所述应力波信号数据；
所述计算处理机构能够根据全程图像数据、全程裂缝密度值数据、压力试验机构的测设压力数据和应力波信号数据，采用边带峰计数法计算出损伤指标值和裂缝密度值的对应方程解。
优选地，所述信号发射机构包括：宽频激励器、宽频信号发射探头、函数发生器和陶瓷压电片信号发射器；
所述函数发生器能够产生单一高频率的正弦波，并与所述陶瓷压电片信号发射器连接，能够借助于所述陶瓷压电片信号发射器向混凝土材料试件的第一侧发射高频信号；
所述宽频激励器连接所述宽频信号发射探头向混凝土材料试件的第一侧发射宽频信号。
优选地，所述信号采集机构包括：示波器和陶瓷压电片信号接收器；
所述陶瓷压电片信号接收器设置在混凝土材料试件另一侧接收应力波信号数据；
所述陶瓷压电片信号接收器与所述示波器连接，并能够将收到的应力波信号数据发送给所述示波器；
所述示波器能够将收到的应力波信号数据发送给所述计算处理机构。
优选地，所述图像采集机构包括：相机、三脚架和照明光源；
所述相机设置在所述三脚架上，用以采集全程图像数据和全程裂缝密度值数据，并能够将采集到的全程图像数据和全程裂缝密度值数据发送给所述计算处理机构；
采用照明光源保持光照环境的稳定性，减少光线改变产生的误差。
优选地，所述陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器均采用的是直径15mm，厚度4mm的陶瓷压电片；
所述陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器均采用BOPP胶带对压电片进行包裹保护后采用502在混凝土材料试件对侧粘贴，以保证压电片在检测过程中的完整性。
优选地，宽频发射信号探头与混凝土材料试件之间的耦合剂为HC-98型医用超声耦合剂，主要成分是水性高分子凝胶；
所述宽频发射信号探头、陶瓷压电片信号发射器、陶瓷压电片信号接收器与待测混凝土材料试件之间能够实现实验全程的声学耦合。
优选地，所陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器之间的距离为100mm-250mm。
本技术方案还提供一种基于上述方案所述检测系统的混凝土材料微裂缝密度测试方法，包括如下步骤：
S1、借助于图像采集机构采集检测混凝土材料试件的压缩开裂全程图像数据，并进一步得到混凝土材料试件的微裂缝产生及扩展阶段的全程裂缝密度值数据；
S2、信号采集机构采集加载状态下混凝土材料试件的应力波信号数据；
计算处理机构根据采集到的应力波信号数据，采用边带峰计数法计算出混凝土材料试件在加载对应状态下非线性超声检测结果的损伤指标峰值；
S3、计算处理机构通过混凝土材料试件的对应裂缝密度值与损伤指标峰值回归得到对应回归方程，获得方程参数；
S4、对同配合比对应损伤指标值代入回归方程，计算得到对应开裂状态下的混凝土材料试件的微裂缝密度。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明提供一种基于宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统及方法，具有以下有益效果：
1、相对于线性超声检测仅能定性判断损伤，非线性超声检测具有更高的灵敏度，采用非线性声场调制技术对混凝土压缩损伤评价，可以看出随加载增加，微裂缝密度变化可由损伤指标峰值改变来表征。
2、结合观测区域内，该方法将非线性调制超声波与压缩产生的微裂缝接触面相互作用的内力输出与微裂缝的裂缝密度联系起来，可实现不同微裂缝密度情况下的非线性边带峰计数结果响应评价。
3、本发明针对受压荷载作用下混凝土多裂缝开裂状态下的裂缝密度，基于非线性声场调制的理论，推导出宽频激励下二维状态下宽频与单频耦合时对于多裂缝情况下的波动方程的解，据此提出边带峰计数法作为损伤指标评估混凝土微裂缝密度改变情况。本方法对于及时测量混凝土微裂缝产生情况和其扩展趋势，有效防止微裂缝由于应力集中发展成为有害深裂缝，保证混凝土结构安全性和可靠性等方面，具有较重要的理论意义和工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的理论模型图；
图2为本发明中单轴压缩条件下混凝土立方体试件荷载-位移曲线；
图3为本发明中测量装置结构示意图；
图4为本发明基于非线性声场调制的混凝土构件轴向应力无损检测方法示意图；
图5为本发明非线性声场调制的时域频域信号基本原理示意图，其中图5a)无损状态下归一化时域信号图；其中图5b)损伤状态下归一化时域信号图；图5c)无损及损伤状态下归一化频域的对照图；
图6为本发明中混凝土构件轴向受压加载试件不同损伤状态下对应的DIC示意图，图6a)、图6b)、图6c)、图6d)、图6e)、图6f)、图6g)、分别为1.41％、峰值压缩应力下DIC裂缝示意图；
图7为本发明中试件损伤指标峰值及裂缝密度变化趋势图。
【附图标记说明】
1：混凝土材料试件；2：PZT；
3：宽频信号发射探头；
4：宽频激励器(ZBL-520非金属超声检测仪)；
5：函数发生器(DG1022U型数字信号发生器)；
6：压力试验机构(SANS60T液压万能试验机)；
7：示波器(TREK MDO3024型混合域数字示波器)；
8：支架；9：计算处理机构；10：相机(佳能1200D)；11：三脚架；12：照明光源。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1为本发明非线性声场调制作用对混凝土构件微裂缝无损检测的装置组成测试方法及相关原理解释。基于宽频激励非线性声场调制对受压荷载作用下混凝土微裂缝损伤指标计算原理如下。
可实现被测试件的力学性能评价则微裂缝的内力为：
Δσ＝K(ξ)ξ (1a)
ξ＝U+-U- (1b)
ξ表示裂纹界面间距的变化量，U+和U-分别表示微裂缝两侧界面的形变量，K(ξ)表示弹性系数。K(ξ)的一阶泰勒展开式为：
K(ξ)＝K0+K1ξ (2)
假设微裂缝两侧的形变量非常小，则有K1＜＜K0。将式(2)代入式(1a)，则有：
Δσ＝K0ξ+K1ξ2 (3)
其中，K1为材料出现微裂缝后的非线性，可以被用来表征材料的损伤程度。
对多裂纹情况宽频振动调制下微裂缝引起的相关内应力进行推导。两列不同频率声波同时入射(图1所示)，在裂缝微元处激发的位移为：
uh(x,t)＝Uh(x)cos2πfht (5)
固体介质中某一裂纹上取一无穷小段长度(单位微元)进行分析，
式中D表示裂缝微元处裂缝宽度，在调制超声信号的应力场影响下，其间距变化为：
将式(6)代入式(3)，则声波在裂缝微元处产生的内应力为式(7)所示。
由式(7)中推导最终单位微元所对应的内应力结果可知，系统的内力输出包括基频信号(系数K0D所对应前两项，分别为宽频和高频的基频信号)、基频的二次谐波信号(系数所对应前两项，分别为宽频和高频的二阶谐波信号)、调制边频信号以及其它信号(系数4K1D2项，分别为宽频与高频和宽频及宽频之间产生的调制信号)。
图1裂缝中选取一条裂缝研究，对缝全长(第k条裂缝长为sk，k＝0,1,2,...,m)积分，对应在微裂缝上产生的内力计算如式(8)所示，对区域内的裂缝积分叠加即可得到该区域的系统的内力输出F，计算如式(9)所示。
混凝土处于压缩开裂初期，微裂缝稳定产生及扩展，微裂缝两侧在宽频信号激励下可接触。此时引入裂缝密度表示多裂缝情况下混凝土材料单位面积内裂缝总长度。受压荷载下混凝土试件开裂改变微裂缝累计长度导致混凝土损伤的情况。裂纹密度定义为观测面积内的裂缝长度，式(10)给出。
其中，A为观测面积(单位：mm2)，Li为裂纹长度(单位：mm)。则对于带裂缝区域的内力输出值F可由式表示为式(11)所示。
由该式可推出，在压缩开裂初期，随裂缝密度的增加，系统的内力输出包括基频信号、基频的二次谐波信号、调制边频信号以及其它信号，这些内力共同作用将产生应力波，对应计算的频域图中，频域信号幅值必然是增加的。
本发明主要采用宽频信号激励，频域信号的总体数量更为明显，故在本研究非线性响应数值时采用边频计数法计算在不同受压荷载作用下对应的边频数量占比值，计算公式如式(12)所示。
式中，Npeak(th)阈值之上的频率幅值数量，Ntotal所有频率幅值数量。
损伤指标(Damage Index，DI)的定义是材料损伤后的边带峰计数值(SPCdamage(th))减去材料无损时(这里指首次测定的基准数据)的边带峰计数值(SPCintact(th))，如式(13)所示。本发明采用边带峰数量改变值来明确材料损伤程度(即微裂缝密度的改变情况)。
DI＝SPCdamage(th)-SPCintact(th) (13)
通过立方体压缩试验在混凝土试件中制造压缩损伤裂缝，试验中以恒定加载速度0.5mm/min对试件向下加载(如：试件力-位移曲线如图2所示)。
实施例2
如图3所示：本实施例中公开了一种基于宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统，包括：图像采集机构、压力试验机构6、信号发射机构、信号采集机构和计算处理机构9；所述图像采集机构能够采集混凝土材料试件在压力试验机构6的压缩开裂实验中的全程图像数据和全程裂缝密度值数据；所述信号发射机构能够同时对处于压缩开裂实验中的混凝土材料试件发射高频信号和宽频信号。
压缩开裂实验中的混凝土材料试件在高频信号和宽频信号的作用下能够反馈产生应力波信号数据；所述信号采集机构能够采集所述应力波信号数据；所述计算处理机构9能够根据全程图像数据、全程裂缝密度值数据、压力试验机构6的测设压力数据和应力波信号数据，采用边带峰计数法计算出损伤指标值和裂缝密度值的对应方程解。
本实施例中所述信号发射机构包括：宽频激励器4、宽频信号发射探头3、函数发生器5和陶瓷压电片信号发射器；所述函数发生器5能够产生单一高频率的正弦波，并与所述陶瓷压电片信号发射器连接，能够借助于所述陶瓷压电片信号发射器向混凝土材料试件1的第一侧发射高频信号；所述宽频激励器4连接所述宽频信号发射探头3向混凝土材料试件1的第一侧发射宽频信号。
应说明的是：宽频信号发射探头设置在支架上，用以向混凝土材料试件1的第一侧发射高频信号。
本实施例中所述信号采集机构包括：示波器7和陶瓷压电片信号接收器；所述陶瓷压电片信号接收器设置在混凝土材料试件1另一侧接收应力波信号数据；所述陶瓷压电片信号接收器与所述示波器7连接，并能够将收到的应力波信号数据发送给所述示波器7；所述示波器7能够将收到的应力波信号数据发送给所述计算处理机构9。
本实施例中所述图像采集机构包括：相机10和三脚架11，以及照明光源12；所述相机10设置在所述三脚架11上，用以采集全程图像数据和全程裂缝密度值数据，并能够将采集到的全程图像数据和全程裂缝密度值数据发送给所述计算处理机构9。
本实施例中所述陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器均采用的是直径15mm，厚度4mm的陶瓷压电片；所述陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器均采用BOPP胶带对压电片进行包裹保护后采用502在混凝土材料试件对侧粘贴，以保证压电片在检测过程中的完整性。
本实施例中宽频发射信号探头3与混凝土材料试件1之间的耦合剂为HC-98型医用超声耦合剂，主要成分是水性高分子凝胶；所述宽频发射信号探头3、陶瓷压电片信号发射器、陶瓷压电片信号接收器与待测混凝土材料试件之间能够实现实验全程的声学耦合。
本实施例中所陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器之间的距离为100mm-250mm。
本实施例中还提供一种基于上述实例中所述检测系统的混凝土材料微裂缝密度测试方法，包括如下步骤：
S1、借助于图像采集机构采集检测混凝土材料试件的压缩开裂全程图像数据，并进一步得到混凝土材料试件的微裂缝产生及扩展阶段的全程裂缝密度值数据；
S2、信号采集机构采集加载状态下混凝土材料试件的应力波信号数据；
计算处理机构根据采集到的应力波信号数据，采用边带峰计数法计算出混凝土材料试件在加载对应状态下非线性超声检测结果的损伤指标峰值；
S3、计算处理机构通过混凝土材料试件的对应裂缝密度值与损伤指标峰值回归得到对应回归方程，获得方程参数；
S4、对同配合比对应损伤指标值代入回归方程，计算得到对应开裂状态下的混凝土材料试件的微裂缝密度。
实例3
在准静态加载过程中，进行超声激励宽频调制的信号发射及接收，和DIC摄像拍照(采样频率为1Hz)获得试件开裂图像。试验系统主要包含万能加载试验机(SANS60T液压万能试验机)、发生器(DG1022U型数字信号发生器)、示波器(TREK MDO3024型混合域数字示波器)、宽频激励器(ZBL-520非金属超声检测仪)、相机(佳能1200D)、照明和笔记本电脑等组成，整体试验装置如图3所示。
本发明选用压电陶瓷片(PZT)作为传感器和激励器，分别采用环氧树脂粘贴在试件左右面中心处，信号源1采用ZBLU520非金属超声检测仪发射500V，0.32ms脉宽的射频脉冲信号作为宽频信号，信号源2采用压电陶瓷换能器连接DG1022U型数字信号发生器发射幅值为15V周期为50kHz的信号。紧挨信号源1的换能器与混凝土之间耦合剂为HC-98型医用超声耦合剂，主要成分是水性高分子凝胶。如图4所示，测量时试件始终处于受压状态，且为保证在测量时裂纹附近处的振动幅度基本一致，无损状态的测量在压力机启动且进入入口力2KN前的状态下进行。
利用本发明图4所示接收传感器所获得的信号，对归一化频域结果进行研究，以试件在0.14％峰值应力状态下为无损状态(图5(a)所示)，试件在峰值应力前的28.97％峰值应力状态下(图5(b)所示)作为有损状态示例。给出归一化频域图对比，如图5(c)所示。
对示波器采集到的信号输入到存储设备，保存格式为csv格式。打开Matlab软件，运行代码，将文件中的数据进行滤波，引用对应文件数据，输入滤波带宽区间，运行计算。
将滤波后输出的超声波信号进行傅里叶变换，将时域信号转化为频域信号，分别通过捕捉频谱图上基波附近研究区间不同阈值对应的边频计数值，与无损状态的结果进行归一化做差，求出对应不同阈值下的损伤指标值。对照同时检测的DIC图像结果(图6所示)，得到对应损伤指标峰值和裂缝密度的数值关系(图7所示)。可知在压缩状态下，当损伤指标峰值计算结果为(0.02，0.2)区间时，可判断混凝土材料开始产生裂缝。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于宽频激励非线性声场调制的混凝土微裂缝检测系统，其特征在于，
包括：图像采集机构、压力试验机构、信号发射机构、信号采集机构和计算处理机构；
所述图像采集机构能够采集混凝土材料试件在压力试验机构的压缩开裂实验中的全程图像数据和全程裂缝密度值数据；
所述信号发射机构能够同时对处于压缩开裂实验中的混凝土材料试件发射高频信号和宽频信号；
压缩开裂实验中的混凝土材料试件在高频信号和宽频信号的作用下能够反馈产生应力波信号数据；
所述信号采集机构能够采集所述应力波信号数据；
所述计算处理机构能够根据全程图像数据、全程裂缝密度值数据、压力试验机构的测设压力数据和应力波信号数据，采用边带峰计数法计算出混凝土材料试件在加载对应状态下非线性超声检测结果的损伤指标峰值；计算处理机构通过混凝土材料试件的对应裂缝密度值与损伤指标峰值回归得到对应的回归方程；
所述信号发射机构包括：宽频激励器、宽频信号发射探头、函数发生器和陶瓷压电片信号发射器；
所述函数发生器能够产生单一高频率的正弦波，并与所述陶瓷压电片信号发射器连接，能够借助于所述陶瓷压电片信号发射器向混凝土材料试件的第一侧发射高频信号；
所述宽频激励器连接所述宽频信号发射探头向混凝土材料试件的第一侧发射宽频信号，
所述信号采集机构包括：示波器和陶瓷压电片信号接收器；
所述陶瓷压电片信号接收器设置在混凝土材料试件上与陶瓷压电片信号发射器相对的一侧接收应力波信号数据；
所述陶瓷压电片信号接收器与所述示波器连接，并能够将收到的应力波信号数据发送给所述示波器；
所述示波器能够将收到的应力波信号数据发送给所述计算处理机构。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，
所述图像采集机构包括：相机、三脚架和照明光源；
所述相机设置在所述三脚架上，用以采集全程图像数据和全程裂缝密度值数据，并能够将采集到的全程图像数据和全程裂缝密度值数据发送给所述计算处理机构；
采用照明光源保持光照环境的稳定性，减少光线改变产生的误差。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，
所述陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器均采用的是直径15mm，厚度4mm的陶瓷压电片；
所述陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器均采用BOPP胶带对压电片进行包裹保护后采用502胶水在混凝土材料试件对侧粘贴，以保证压电片在检测过程中的完整性。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，
宽频信号发射探头与混凝土材料试件之间的耦合剂为HC-98型医用超声耦合剂，主要成分是水性高分子凝胶；
所述宽频信号发射探头、陶瓷压电片信号发射器、陶瓷压电片信号接收器与混凝土材料试件之间能够实现实验全程的声学耦合。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，
所陶瓷压电片信号发射器和陶瓷压电片信号接收器之间的距离为100mm-250mm。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述检测系统的混凝土材料微裂缝密度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、借助于图像采集机构采集检测混凝土材料试件的压缩开裂全程图像数据，并进一步得到混凝土材料试件的微裂缝产生及扩展阶段的全程裂缝密度值数据；
S2、信号采集机构采集加载状态下混凝土材料试件的应力波信号数据；
计算处理机构根据采集到的应力波信号数据，采用边带峰计数法计算出混凝土材料试件在加载对应状态下非线性超声检测结果的损伤指标峰值；
S3、计算处理机构通过混凝土材料试件的对应裂缝密度值与损伤指标峰值回归得到对应的回归方程；
S4、将同配合比混凝土材料试件对应的损伤指标峰值代入回归方程，计算得到对应开裂状态下的混凝土材料试件的微裂缝密度。
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