CN114088560B - 一种测试离心环形电杆强度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种测试离心环形电杆强度的方法及系统，所述方法包括分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度。本发明分别建立了回弹值和波速的多项式函数关系，并分别对其进行修正，得到测定电杆强度的函数，用于确定待测电杆的强度，提高了对离心法环形电杆的强度检测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测混凝土强度技术领域，尤其是一种测试离心环形电杆强度的方法及系统。
背景技术
当前非破损检测混凝土强度的方法，是针对普通混凝土强度检测进行回归总结的方法。
对于环形电杆，采用的是离心法生产工艺，具有薄壁、强度外高内低且分布不均匀的特点，现有的两种方法检测结果与同期试块的结果严重偏离。导致无法应用于对环形电杆的质量进行准确的评估。
发明内容
本发明提供了一种测试离心环形电杆强度的方法及系统，用于解决现有对环形电杆的检测方法不准确的问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种测试离心环形电杆强度的方法，所述方法包括以下步骤：
分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；
分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；
在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度。
进一步地，所述第一函数关系的建立过程为：
基于采集的回弹值，建立样本电杆回弹值和标养试块回弹值的数值对应关系；
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆回弹值的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第一函数关系。
进一步地，所述评价训练集与所述输出函数的差异具体为：
式中，y(Rn,w)为输出函数，R为样本电杆回弹值，r为标养试块的回弹值，w为多项式系数。
进一步地，所述第二函数关系的建立过程为：
基于计算的波速，建立样本电杆波速和标养试块波速的数值对应关系；
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆波速的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第二函数关系。
进一步地，所述评价训练集与所述输出函数的差异具体为：
式中，为输出函数，V为样本电杆波速，v为标养试块波速，/>为多项式系数。
进一步地，所述离心参数包括离心转速和离心时间。
进一步地，所述第三函数关系具体为：
fcu,c＝aVbRc，
式中，fcu，c为抗压强度，a为常数项系数，b、c为回归常数，V为弹性波波速声速值，R为修正后的回弹值平均值。
本发明第二方面提供了一种测试离心环形电杆强度的系统，所述系统包括：
数据采集模块，分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；
分析计算模块，分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；
强度测定模块，在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度。
本发明第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机指令，其特征是，所述计算机指令在所述系统上运行时，使所述系统执行所述方法的步骤。
本发明第二方面的所述测试离心环形电杆强度的系统能够实现第一方面及第一方面的各实现方式中的方法，并取得相同的效果。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明分别建立了回弹值和波速的多项式函数关系，并分别对其进行修正，得到测定电杆强度的函数，用于确定待测电杆的强度，提高了对离心法环形电杆的强度检测的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述方法实施例的流程示意图；
图2是本发明所述方法实施例中步骤S2其一实现方式的流程示意图；
图3是本发明所述系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种测试离心环形电杆强度的方法，所述方法包括以下步骤：
S1,分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；
S2,分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；
S3,在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度。
步骤S1中，通过回弹仪冲击离心环形电杆的表面，回弹仪采集回弹值并传输到数据处理中心，数据处理中心通过高压发射触发发射换能器发射脉冲波，同时AD同步触发接收换能器，发射换能器发射的脉冲波，穿透电杆后，接收换能器经过时间T，接收到波形，将结果传输到数据处理中心。同时电杆的离心数据也传输到数据处理中心。所述离心参数包括离心转速和离心时间。
如图2所示，所述第一函数关系(图2中表示为函数关系1)的建立过程为：
基于采集的回弹值，建立样本电杆回弹值和标养试块回弹值的数值对应关系，如下表1所示；
| 样本电杆回弹值R | R0 | R1 | R2 | R3 | Rn |
| 实验室回弹值(同期养护试块)r | r0 | r1 | r2 | r3 | rn |
表1
样本电杆是用于确定函数的实验样本，其采用的是在离心生产环形电杆达到离心转速和时间的情况下的合格的环形电杆。实验室回弹值的测试是采用同一样本电杆的同期标养试块，在实验室压力机加压3-5MPa，水平测试的同期标养试块侧面回弹值。
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆回弹值的输出函数，所述输出函数为多项式函数；利用测试数据拟合曲线，构建如下模型：
其中，y(R,w)等价于样本电杆回弹值的输出函数，其数值代表的物理意义即样本电杆回弹值，其对应的展开式是一个关于R且逼近真实曲线的多项式。在式(1)中M代表多项式的阶数。向量w为多项式系数。
为了保证拟合曲线的准确性，通过式(2)评价训练数据集与函数y(R,w)的差异。评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第一函数关系。
所述评价训练集与所述输出函数的差异具体为：
式中，y(Rn,w)为输出函数，R为样本电杆回弹值，r为标养试块的回弹值，w为多项式系数。通过选择参数w，M使得差异E(w)尽量小，得到式(1)的系数项，最终实现曲线拟合，得到样本电杆回弹值R和标养试块的对应关系。
所述第二函数关系(图2中所示函数关系2)的建立过程为：
基于计算的波速，建立样本电杆波速和标养试块波速的数值对应关系；
弹性波波速V的计算为V＝L/T，V为弹性波波速，L为测试举例，样本电杆350mm，T为声时。样本电杆声时为发射换能器和接收换能器的中心点测试的声时值，标养试块声时是在实验室压力机加压3-5MPa情况下进行采用侧面对侧的方法测的数值。
测得样本电杆弹性波波速V和标养试块波速v的数值对应关系，如下表2所示：
| 样本电杆测试波速V | V0 | V1 | V2 | V3 | Vn |
| 实验室波速(同期养护试块)v | v0 | v1 | v2 | v3 | vn |
表2
样本电杆是用于确定函数的实验样本，其采用的是在离心生产环形电杆达到离心转速和时间的情况下的合格的环形电杆。实验室波速的测试是采用同一样本电杆的同期养护试块，在实验室压力值加压5MPa，测试的同期养护试块波速。
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆波速的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
利用测试数据拟合曲线，构建如下模型：
其中，等价于测试强度的输出函数，其数值代表的物理意义即混凝土强度，其对应的展开式是一个关于V且逼近真实曲线的多项式。在式(3)中M代表多项式的阶数。向量/>为多项式系数。
为了保证拟合曲线的准确性，通过式(4)评价训练数据集与函数的差异，评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第二函数关系。
所述评价训练集与所述输出函数的差异具体为：
式中，为输出函数，V为样本电杆波速，v为标养试块波速，/>为多项式系数。通过选择参数/>M使得差异D(w)尽量小，得到式(3)的系数项，最终实现曲线拟合，得到测试强度和混凝土强度的对应关系。
步骤S3中，所述第三函数关系具体为：
fcu,c＝aVbRc，
式中，fcu，c为抗压强度，a为常数项系数，b、c为回归常数，V为弹性波波速声速值，R为修正后的回弹值平均值。
本发明实施例通过对回弹值和脉冲波波速进行修正，并且对离心参数代入强度检测的影响因素。大大提高了对离心法生产的混凝土电杆强度的检测精度。是离心法生产的混凝土电杆的质量能够处于一种受控状态。如对于某一批次的检测结果，采用JGJ/T23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，测试误差为123％。采用CECS 02-2017《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》测试误差为87％。采用本发明测试精度提高到8.7％。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种测试离心环形电杆强度的系统，所述系统包括数据采集模块1、分析计算模块2和强度测定模块3。
数据采集模块1分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；分析计算模块2分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；强度测定模块3在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令在所述系统上运行时，使所述系统所述方法的步骤。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种测试离心环形电杆强度的方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；
分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；
在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度；
所述第一函数关系的建立过程为：
基于采集的回弹值，建立样本电杆回弹值和标养试块回弹值的数值对应关系；
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆回弹值的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第一函数关系；
在建立第一函数关系的过程中，所述评价训练数据集与所述输出函数的差异具体为：
式中，y(Rn，w)为输出函数，R为样本电杆回弹值，r为标养试块的回弹值，w为多项式系数；
所述第二函数关系的建立过程为：
基于计算的波速，建立样本电杆波速和标养试块波速的数值对应关系；
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆波速的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第二函数关系；
在建立第二函数关系的过程中，所述评价训练数据集与所述输出函数的差异具体为：
式中，为输出函数，V为样本电杆波速，v为标养试块波速，/>为多项式系数；
所述第三函数关系具体为：
fcu,c＝aVbRc，
式中，fcu，c为抗压强度，a为常数项系数，b、c为回归常数，V为弹性波波速声速值，R为修正后的回弹值平均值。
2.根据权利要求1所述测试离心环形电杆强度的方法，其特征是，所述离心参数包括离心转速和离心时间。
3.一种测试离心环形电杆强度的系统，其特征是，所述系统包括：
数据采集模块，分别冲击样本电杆和标养试块的表面，采集回弹值；通过弹性波穿透所述样本电杆和标养试块，获取弹性波穿透的声时，计算波速；
分析计算模块，分别建立样本电杆回弹值与标养试块回弹值的第一函数关系、样本电杆波速和标养试块波速的第二函数关系；
强度测定模块，在样本电杆满足离心参数的情况下，建立强度与所述回弹值和波速的第三函数关系，基于第三函数关系确定待测电杆的强度；
所述第一函数关系的建立过程为：
基于采集的回弹值，建立样本电杆回弹值和标养试块回弹值的数值对应关系；
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆回弹值的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第一函数关系；
在建立第一函数关系的过程中，所述评价训练数据集与所述输出函数的差异具体为：
式中，y(Rn，w)为输出函数，R为样本电杆回弹值，r为标养试块的回弹值，w为多项式系数；
所述第二函数关系的建立过程为：
基于计算的波速，建立样本电杆波速和标养试块波速的数值对应关系；
将该对应关系进行曲线拟合，构建样本电杆波速的输出函数，所述输出函数为多项式函数；
评价训练数据集与所述输出函数的差异，修正所述输出函数中的多项式系数，得到第二函数关系；
在建立第二函数关系的过程中，所述评价训练数据集与所述输出函数的差异具体为：
式中，为输出函数，V为样本电杆波速，v为标养试块波速，/>为多项式系数；
所述第三函数关系具体为：
fcu,c＝aVbRc，
式中，fcu，c为抗压强度，a为常数项系数，b、c为回归常数，V为弹性波波速声速值，R为修正后的回弹值平均值。
4.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机指令，其特征是，所述计算机指令在权利要求3所述系统上运行时，使所述系统执行如权利要求1-2任一项所述方法的步骤。
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