CN213240514U - 基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于检测技术领域，具体涉及基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，包括光源、扫描结构和接收分析结构，所述的光源包括激光器，所述的激光器与分束器连接，所述的分束器与准直器连接，所述的准直器与所述的扫描结构连接，所述的扫描结构包括二维扫描装置，所述的二维扫描装置与所述的准直器连接，所述的接收分析结构包括接收望远镜，所述的接收望远镜与光纤耦合器连接，所述的光纤耦合器与平衡探测器连接，所述的平衡探测器与A/D采集卡连接，所述的A/D采集卡与数据处理器连接，这种基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，属于无损非接触式探测，可按需得到不同分辨率的振动分布图像。
Description
技术领域
本实用新型属于检测技术领域，具体涉及基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置。
背景技术
随着使用时间的增长，建筑物外表的脱落，及内部结构发生变化引起的安全事故时刻威胁着人们的生命财产安全。所以，对建筑物(房屋、桥梁、隧道等)的结构和表面异常等工程质量进行安全检测及寿命预测等拥有广泛的应用基础，目前，不需破坏待测物原有物理、化学状态的无损检测在这一领域被广泛使用。用于建筑物结构和表面异常的工程质量检测的主要无损检测手段有：
1.红外热像仪法，利用正常区域和裂缝空鼓区域在阳光下的温度存在差别进行探测，方便快捷，可用于检测建筑物墙体剥落、空鼓，房屋保温气密性、火灾混凝土损伤等领域。但要求晴天，阳光照射，对刚挂式或玻璃幕墙等对温度不明显变换的材料无用。
2.超声波检测法，无损检测、可测物体内部结构，方便安全，但由于穿透测试，要求两个相对测试面，且必须多个测试点，对于单面结构，如道路、底板等不行。
3.冲击反射检测，在结构表面施加微小冲击波产生应力波，遇到缺陷时、底面时会引起表明微小的位移响应，是能够检测混凝土内部结构缺陷的无损检测装置，可进行直观、准确的单面测试。这与微动检测思想类似，但处理装置不同，属于接触式探测。
4.雷达检测，具有较强的穿透性，可测内部结构，目前在地面检测工程中应用广泛。但电磁波测量对多层钢筋的识别存在严重问题，因此，电磁波在混凝土钢筋位置检测中应用存在一定的局限性。
5.频谱分析检测技术。利用了不同的建筑工程介质中传播表面波的频率不同。在路面施加一垂直力，形成振源，在不同位置设置传感器可以检测到波传播的频率，借助于频域的互谱分析和相干分析技术，可以达到测试介质力学参数的目的。但同样要去接触式探测，且过程复杂。
可以看出现有装置存在的分辨率较低，大多需要接触式测量，且对时间、环境要求较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，利用物体在自然环境中存在微动特征的事实，检测其微动特征参数的变化信息，进而判断其结构和表面的异常变化情况，属于无损非接触式探测，探测精度优于现有装置，且可按需得到不同分辨率的振动分布图像。
为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，包括光源、扫描结构和接收分析结构，所述的光源包括激光器，所述的激光器与分束器连接，所述的分束器与准直器连接，所述的准直器与所述的扫描结构连接，所述的扫描结构包括二维扫描装置，所述的二维扫描装置与所述的准直器连接，所述的接收分析结构包括接收望远镜，所述的接收望远镜与光纤耦合器连接，所述的光纤耦合器与平衡探测器连接，所述的平衡探测器与A/D采集卡连接，所述的A/D采集卡与数据处理器连接。
进一步的，所述的分束器与所述的光纤耦合器之间通过声光移频器连接。
进一步的，所述的光纤耦合器为2×2光纤耦合器。
进一步的，所述的二维扫描装置与控制驱动器连接，由所述的控制驱动器驱动。
进一步的，所述的激光器、分束器、准直器、二维扫描装置之间的信号连接通过光纤传输。
进一步的，所述的A/D采集卡与数据处理器之间的信号连接通过光缆传输。
进一步的，所述的分束器、声光移频器、光纤耦合器之间的信号连接通过光纤传输。
本实用新型的技术效果在于：实现对建筑物外表和结构的非接触式无损探测，受环境、天气、昼夜等影响较小，降低作业风险和成本；利用参数化信号处理装置，需要的数据量小，降低扫描和信号处理时间，快速获取检测图像；利用相干激光进行探测精度高，可通过调整扫描参数得到不同的振动图像分辨率。
附图说明
图1为相干激光扫描探测结构示意图；
图2为第i列，第j行扫描点的激励信号与探测信号对比；
图3为激励信号IF与TVAR估计的IF对比。
具体实施方式
基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，包括光源、扫描结构和接收分析结构，所述的光源包括激光器，所述的激光器与分束器连接，所述的分束器与准直器连接，所述的准直器与所述的扫描结构连接，所述的扫描结构包括二维扫描装置，所述的二维扫描装置与所述的准直器连接，所述的接收分析结构包括接收望远镜，所述的接收望远镜与光纤耦合器连接，所述的光纤耦合器与平衡探测器连接，所述的平衡探测器与A/D采集卡连接，所述的A/D采集卡与数据处理器连接。
优选的，所述的分束器与所述的光纤耦合器之间通过声光移频器连接。
优选的，所述的光纤耦合器为2×2光纤耦合器。
优选的，所述的二维扫描装置与控制驱动器连接，由所述的控制驱动器驱动。
优选的，所述的激光器、分束器、准直器、二维扫描装置之间的信号连接通过光纤传输。
优选的，所述的A/D采集卡与数据处理器之间的信号连接通过光缆传输。
优选的，所述的分束器、声光移频器、光纤耦合器之间的信号连接通过光纤传输。
具体实施方式如下：
1.设置全光纤相干激光扫描探测系统，激光波长1.55μm，采样率为5×104Hz；
2.应用于大楼幕墙微动测量，在较恒定的微风环境下进行，光照条件不限，周边的车辆通行情况对大楼微动的影响需要提前摸索规律；
3.根据待测建筑物设定扫描系统内扫描探测范围，方向角扫描范围：α1→α2，俯仰角扫描范围β1→β2、每点扫描停留时间为两个振动周期2/150s、横向纵向扫描步进分别为：(α2-α1)/图像横向分辨率，(β2-β1)/图像横向分辨率；
4.对目标进行扫描探测，接收回波信号并进行分析处理，以第i列，第j行扫描位置回波信号为例，方位角αi，俯仰角βj，回波信号如图2所示；利用TVAR模型提取信号IF曲线，如图3所示；利用最小二乘法估计IF曲线的幅度
和频率
根据公式解算出该点实际振动频率
幅度
依此步骤解算每个扫描点的振动参数。
5.根据计算出的每个扫描点振动参数，按扫描路径排列成数据矩阵fv和Dv，根据fv和Dv可产生目标扫描范围内的二维或三维的振幅分布图像和振动频率分布图像。
Claims (7)
1.基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，包括光源、扫描结构和接收分析结构，其特征在于：所述的光源包括激光器，所述的激光器与分束器连接，所述的分束器与准直器连接，所述的准直器与所述的扫描结构连接，所述的扫描结构包括二维扫描装置，所述的二维扫描装置与所述的准直器连接，所述的接收分析结构包括接收望远镜，所述的接收望远镜与光纤耦合器连接，所述的光纤耦合器与平衡探测器连接，所述的平衡探测器与A/D采集卡连接，所述的A/D采集卡与数据处理器连接。
2.根据权利要求1所述基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，其特征在于：所述的分束器与所述的光纤耦合器之间通过声光移频器连接。
3.根据权利要求1或2所述基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，其特征在于：所述的光纤耦合器为2×2光纤耦合器。
4.根据权利要求1所述基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，其特征在于：所述的二维扫描装置与控制驱动器连接，由所述的控制驱动器驱动。
5.根据权利要求1所述基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，其特征在于：所述的激光器、分束器、准直器、二维扫描装置之间的信号连接通过光纤传输。
6.根据权利要求1所述基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，其特征在于：所述的A/D采集卡与数据处理器之间的信号连接通过光缆传输。
7.根据权利要求2所述基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置，其特征在于：所述的分束器、声光移频器、光纤耦合器之间的信号连接通过光纤传输。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022309026.8U CN213240514U (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202022309026.8U CN213240514U (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 基于微动属性激光探测的建筑物结构和表面异常变化检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN213240514U true CN213240514U (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=75880698
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN213240514U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116087235A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 四川川交路桥有限责任公司 | 一种多源耦合的桥梁损伤探测方法及系统 |
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2020
- 2020-10-16 CN CN202022309026.8U patent/CN213240514U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116087235A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 四川川交路桥有限责任公司 | 一种多源耦合的桥梁损伤探测方法及系统 |
| CN116087235B (zh) * | 2023-04-07 | 2023-06-20 | 四川川交路桥有限责任公司 | 一种多源耦合的桥梁损伤探测方法及系统 |
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