CN218911991U - 一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，属于灌浆套筒领域，包括套筒壳体、灌浆口和传感器阵列，套筒壳体内部设置为空心结构，灌浆口设置在套筒壳体的侧边，传感器阵列贴合设置在套筒壳体的外侧。对传统的超声波无损检测方式进行改进，使其具备更准确的检测能力，对环境变化有更强的适应性，另外超声波激发和示波器系统能激发不同类型的超声波信号，对与计算单元得出结果能够进行更丰富的数据对比，不同类型的波形对检测不同材料，材料形状，检测环境等有不同的分辨率从而实现分析的多样性，将压电陶瓷传感器和灌浆套筒结合起来，从而起到监测的作用。

Description

一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒

技术领域

本实用新型涉及灌浆套筒领域，尤其涉及一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒。

背景技术

对于连接预制混凝土构件的灌浆套筒，在现场注浆中，套筒内部不可避免会产生各种缺陷，检测并评估灌浆套筒缺陷是亟需解决的问题，直接影响到装配式建筑节点乃至整栋建筑的稳定性和安全性。在装配式建筑现场施工中，采用不收缩的高强度灌浆料在灌浆时的人工失误、灌浆回流、漏气等会在套筒内部产生诸多类型的缺陷，如集中缺陷、分散性缺陷、斜侧缺陷等等。当缺陷率达到20％以上时，这些缺陷会严重削弱灌浆套筒的力学性能，导致建筑节点的承载力下降，因此对套筒内部缺陷的检测和评估其损伤程度是非常必要的，尤其建筑在经过火灾、地震、到达一定使用年限，其中高温会使灌浆料变脆和钢套筒软化，而且地震和到一定使用年限后灌浆料内产生微小裂纹，若不及时更换，则会严重影响建筑的使用甚至产生很大的安全隐患。然而现有的检测评估方法有X射线检测、涡流检测、CT三维扫描等等，尚存在诸多问题，比如X射线检测操作复杂设备昂贵更重要的是产生的辐射残留对人体和后续使用产生不良影响，涡电流检测只能作用于导电的金属材料，而在灌浆套筒中存在与混凝土中的内部缺陷是无法通过涡电流技术测定的，CT三维扫描尽管精度和检测准确性都能够得以保证，但是其设备成本和专业操作人工成本昂贵，更重要的是无法实现现场快速检测，大大削弱了其的应用性。以上方法尽管各有优势，但是都无法实现套筒缺陷的现场快速量化和套筒状态的评价。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，解决现有灌浆套筒内部缺陷的无法快速识别与评价的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，包括套筒壳体、灌浆口和传感器阵列，套筒壳体内部设置为空心结构，灌浆口设置在套筒壳体的侧边，传感器阵列贴合设置在套筒壳体的外侧。

进一步地，传感器阵列的外侧设置有聚乙烯胶层，聚乙烯胶层包裹在传感器阵列和套筒壳体的外侧。

进一步地，传感器阵列包括若干组缺陷检测传感器，每组缺陷检测传感器之间间隔设置。

进一步地，每组缺陷检测传感器包括激发器和接收器，激发器和接收器相对设置。

进一步地，灌浆口包括灌浆入口和灌浆出口，灌浆入口和灌浆出口分别设置在套筒壳体的两端，且设置在同一侧上。

进一步地，套筒壳体的两端设置有连接螺纹口，套筒壳体的内部设置有中心钢筋。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型对传统的超声波无损检测方式进行了改进，使其具备更准确的检测能力，对环境变化有更强的适应性，另外超声波激发和示波器系统能激发不同类型的超声波信号，对与计算单元得出结果能够进行更丰富的数据对比，不同类型的波形对检测不同材料，材料形状，检测环境等有不同的分辨率从而实现分析的多样性，将压电陶瓷传感器和灌浆套筒结合起来，应用于实际工程中，从而起到监测的作用，将超声波检测运用于装配式建筑节点连接的灌浆套筒中，实现了对灌浆套筒内部缺陷的检测，能有效评估建筑节点的安全性，使结构更可靠。

附图说明

图1是本实用新型横向剖面图；

图2是本实用新型水平剖面图；

图3是图2的3-3剖面图；

图4是本实用新型立体图。

附图中，1-套筒壳体，2-灌浆口，3-激发器，4-接收器，5-超声波信号，6-传感器阵列，7-聚乙烯胶层，8-中心钢筋，9-缺陷，10-连接螺纹口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1-4所示，一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，包括套筒壳体1、灌浆口2和传感器阵列6，套筒壳体1内部设置为空心结构，灌浆口2设置在套筒壳体1的侧边，传感器阵列6贴合设置在套筒壳体1的外侧。

传感器阵列6的外侧设置有聚乙烯胶层，聚乙烯胶层包裹在传感器阵列6和套筒壳体1的外侧。传感器阵列6包括若干组缺陷检测传感器，每组缺陷检测传感器之间间隔设置。将贴有四组直径方向每组4个传感器的灌浆套筒表面提前于埋至剪力墙和柱子中，传感器线路通过预留的管道连到超声波激发器和示波器上，超声波波形激发器激发600kHz的超声波信号，由同一组对侧的传感器接收并在示波器上显示。

每组缺陷检测传感器包括激发器3和接收器4，激发器3和接收器4相对设置。灌浆口2包括灌浆入口和灌浆出口，灌浆入口和灌浆出口分别设置在套筒壳体1的两端，且设置在同一侧上。套筒壳体1的两端设置有连接螺纹口10，套筒壳体1的内部设置有中心钢筋8。

声源产生超声波，压电陶瓷传感器通过高频电压脉冲激励压电晶片时，发生逆压电效应，将电能转换为声能(机械能)，探头激发超声波，然后超声波进入试件内。超声波在工件中传播并与工件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征改变。改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析。根据接收的超声波的特征，评估工件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

线性超声波检测：如下图2所示，为第一组传感器阵列，激发器和接收器都为压电陶瓷传感器，激发器经过高频脉冲激励压电晶片，将电能转换为声能，最后超声波经过试件和内部缺陷使超声波信号的幅相发生变化，这个幅相变化通过激发和接收到的超声波波形可以反应，通过测量波的衰减，波速或者共振频率来检测材料缺陷。

如图4所示，传感器是由四组每组四个的压电陶瓷圆片传感器组成，直径为20mm，厚度为2mm，如图2和图3所示传感器需螺旋状布置在套筒壁外并用3mm厚聚乙烯胶将其包裹密封，将传感器传输线通过预留管道拉出如图1所示，采用峰值频率为600kHz和1.2MHz，因为超声波在套筒中的波速大致为4300m/s，能容纳的波长为7.17mm的波长所以缺陷厚度一般为波长的一半合适，并且每组超声波传感器由一对600kHz做线性超声波检测，一组600kHz和1.2MHz的传感器做非线性超声波检测，这是考虑到缺陷厚度大小的问题，第一组负责检测水平管壁的集中缺陷，第二组负责检测斜向水平缺陷，前两组采用线性超声波，第三第四组负责采用非线性超声波检测，而且非线性超声波分辨率相对线性超声波较高。灌浆套筒按照《JGT398-2012钢筋连接用灌浆套筒》和《JGJ钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》规范制作，灌浆套筒在底部埋置集中缺陷，紧贴钢筋周围的分散缺陷，呈螺旋条状分布的斜缺陷，这是为了模拟在套筒内部产生的缺陷，其中缺陷大小厚度根据传感器激发的频率而定。

具有绿色、高效、安全、成本低，使用寿命长的特点，且不受时间周围环境限制的特点，对传统的超声波无损检测方式进行了改进，使其具备更准确的检测能力，对环境变化有更强的适应性，另外超声波激发和示波器系统能激发不同类型的超声波信号，对与计算单元得出结果能够进行更丰富的数据对比，不同类型的波形对检测不同材料，材料形状，检测环境等有不同的分辨率从而实现分析的多样性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，其特征在于：包括套筒壳体(1)、灌浆口(2)和传感器阵列(6)，套筒壳体(1)内部设置为空心结构，灌浆口(2)设置在套筒壳体(1)的侧边，传感器阵列(6)贴合设置在套筒壳体(1)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，其特征在于：传感器阵列(6)的外侧设置有聚乙烯胶层，聚乙烯胶层包裹在传感器阵列(6)和套筒壳体(1)的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，其特征在于：传感器阵列(6)包括若干组缺陷检测传感器，每组缺陷检测传感器之间间隔设置。

4.根据权利要求3所述的一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，其特征在于：每组缺陷检测传感器包括激发器(3)和接收器(4)，激发器(3)和接收器(4)相对设置。

5.根据权利要求1所述的一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，其特征在于：灌浆口(2)包括灌浆入口和灌浆出口，灌浆入口和灌浆出口分别设置在套筒壳体(1)的两端，且设置在同一侧上。

6.根据权利要求1所述的一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒，其特征在于：套筒壳体(1)的两端设置有连接螺纹口(10)，套筒壳体(1)的内部设置有中心钢筋(8)。

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