PT920641E - Processo nao destrutivo de determinacao tridimensional de estruturas em construcoes - Google Patents

Processo nao destrutivo de determinacao tridimensional de estruturas em construcoes Download PDF

Info

Publication number
PT920641E
PT920641E PT97940070T PT97940070T PT920641E PT 920641 E PT920641 E PT 920641E PT 97940070 T PT97940070 T PT 97940070T PT 97940070 T PT97940070 T PT 97940070T PT 920641 E PT920641 E PT 920641E
Authority
PT
Portugal
Prior art keywords
region
radar
structures
data
volumetric
Prior art date
Application number
PT97940070T
Other languages
English (en)
Inventor
Volker Schmitz
Herbert Wiggenhauser
Martin Krause
Christiane Maierhofer
Original Assignee
Fraunhofer Ges Forderung Angew
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 Fraunhofer Ges Forderung Angew filed Critical Fraunhofer Ges Forderung Angew
Publication of PT920641E publication Critical patent/PT920641E/pt

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654Imaging
    • G01N29/069Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/30Arrangements for calibrating or comparing, e.g. with standard objects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/862Combination of radar systems with sonar systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/86Combinations of sonar systems with lidar systems; Combinations of sonar systems with systems not using wave reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/011Velocity or travel time
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02863Electric or magnetic parameters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/101Number of transducers one transducer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/263Surfaces
    • G01N2291/2632Surfaces flat
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass

Landscapes

  • Remote Sensing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

«
84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ
DESCRICÃO “Processo não destrutivo de determinação tridimensional de estruturas em construções” O invento refere-se a um processo não destrutivo de determinação tridimensional de estruturas em construções, em particular, de betão ou materiais semelhantes, de acordo com as características referidas no preâmbulo da reivindicação 1. É conhecido de DE-A-43 20 473 um processo deste tipo, de acordo com o qual podem ser detectados sinais do eco da região de Fraunhofer de uma única cabeça de teste ultra-sónica. As amplitudes e os tempos de propagação dos sinais do eco podem ser memorizados em conjunto com a posição da cabeça de teste ultra-sónica numa unidade de memória, como curvas locais dos tempos de propagação com correspondentes valores de amplitude. Por meio de um dispositivo de filtragem, o qual está intercalado com um dispositivo transmissor de imagem, são extraídas, da globalidade das curvas locais dos tempos de propagação, pela filtragem das partes seleccionáveis das curvas locais memorizadas.
No processo de teste ultra-sónico são transmitidas regularmente ondas sonoras na região de baixa frequência e, como grandeza de medição, é utilizada a múltipla reflexão de ondas sonoras entre um ponto de emissão ou recepção e o objecto a medir. São obtidos, na representação de frequências, máximos significativos nos quais, conhecendo-se as velocidades das ondas, pode ser determinada a distância até ao objecto. Na publicação “Shickert, G (Editor): Vortrãge und Plakatberichte Internationales Symposium Zerstõrungsfreie Prufung im Bauwesen, Berichtsband 21, Berlim: DGZfP 1991, 485 - 504; Wustenberg H., Mõglichkeiten und Conzept fur Ultraschall-Prukopfe zpeciell fur das Bauwesen" foram dadas sugestões, relativamente à aplicação de processos ultra-sónicos de eco em componentes de betão, para a utilização numa abertura artificial. O objectivo, neste caso é eliminar as dificuldades que surgem quando da utilização de cabeças ultra-sónicas de grande dimensão, através do movimento de cabeças de teste de construção mais pequena e comparavelmente mais simples e do correspondente tratamento do sinal. Para isso, foi acoplada uma cabeça de iluminação de teste na parte de baixo de um bloco de betão, em que é produzida,
V
84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ através de um furo, uma sombra condicionada pela difracção. Por meio de uma memorização digital dos sinais de som, com registado de amplitude e fase e a reconstrução com os algoritmos holográficos, é possível determinar a ordem de grandeza do elemento perturbador. No entanto é negativo, que podem ser provocados desvios de fase apreciáveis, devido a um acoplamento não constante, pelo que não é segura uma avaliação constante com base numa exploração de fase sensível.
Além disso, começaram a ser utilizados sistemas electromagnéticos de radar, que se basearam no princípio de que existem camadas com diferentes características dieléctricas no material a testar. Um sistema deste tipo é conhecido da publicação "Symposium Zerstrõrungsfrei PrQfung im Bauwesen, 27.2 - 1.3.91 em Berlim, Berichband 21, parte 2, págs. 537 a 544, autores: Eng. C. Flohrer, Hochtief, Frankfurt/Main; Eng. B. Bernhardt, Berlim “Das Orten von Spannbewehrung unter einer mehrlagigen Stahlbetonbewehrung”. São emitidos e recebidos impulsos por meio de uma antena, predominantemente na gama de frequências entre 900 MHz e 2 GHz. A informação de profundidade é obtida a partir da medição do tempo de propagação dos sinais reflectidos, sendo determinada a velocidade de propagação com base na velocidade da luz no vácuo, dividida pela raiz das constantes dieléctricas médias do material explorado. Os valores típicos para as constantes dieléctricas são, por exemplo, 7 para betão, 4 para tijolos, 81 para água e infinito para ferro. Mas porque o valor das constantes dieléctricas depende da humidade, a avaliação exige a intervenção de especialistas com experiência no ramo. No processo de radar uma antena é continuamente movimentada e, em conformidade, é posto em operação um manipulador dos processos de ensaio ultra-sónicos, o qual se baseia no princípio da abertura artificial. Devido a estas particularidades comuns pode ser possível uma visualização que depende da profundidade do objecto testado através da progressão contínua das amplitudes registadas. É estimada a profundidade da posição dos objectos ilustrados, a partir dos diferentes tempos de propagação dos sinais, bem como das constantes dieléctricas do material, embora a precisão da localização seja, em grande medida, dependente do teor de humidade do material ou dos espaços ocos cheios de água.
Para além disso, na publicação “Acoustical Imaging Vol.19, Edited by Helmut Ermert and Hans Peter Harjes, Plenum Press, New York and London; Editor: Schmitz, V.; Míiller, W.; Schãfer G.; Synthetic Aperture Focussing Technique - Stat
84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 3 of the Art” é conhecido um sistema de formação de imagem com a designação: “Synthetic Aperture Focussing Tecnhique - SAFT. Este sistema de formação de imagem permite determinar a respectiva imagem em termos do volume de uma região testada.
Por fim, em SU-A-1 364 868 é descrito um processo para medição da espessura de objectos dieléctricos. De acordo com este processo, são dirigidas para o objecto, alternadamente, ondas electromagnéticas e ondas sonoras e, dependendo da energia reflectida, é determinada a espessura do objecto.
Partindo deste pressuposto, a objectivo do invento é aperfeiçoar o processo do tipo acima referido, de modo a ser melhorada a precisão da localização de estruturas. Os resultados devem, tanto quanto possível, ser independentes das variáveis ambientais e das condições de compatibilidade. Para além disso o processo deverá poder ser concretizado com custos tão baixos quanto possível. O processo não destrutivo de determinação tridimensional de estruturas, de acordo com o invento, é aplicado, em especial no teste e controlo de construções. O mesmo permite uma determinação optimizada das espessuras de paredes e alicerces ou de espaços ocos em canais pré-esforçados. Para além disso pode ser determinada a posição exacta de elementos pré-esforçados, canais pré-esforçados e outros elementos de construção. Também e de forma objectiva, com o processo de acordo com o invento, pode ter lugar uma localização e classificação de faltas de homogeneidade do material, especialmente fissuras muito finas, as quais são provocadas por corrosão os varões pré-esforçados.
Com o processo de acordo com o invento, a região a ser testada é explorada, em termos de superfície, tanto pelo radar como por eco, sendo gravados os dados de alta frequência dependentes do tempo de propagação em cada ponto. Através de um processo de formação de imagem ultra-sónico, especialmente da “Synthetic Aperture Focussing Technique”, já referido por SAFT, que é um processo tridimensional, é produzida graficamente uma região volumétrica. São representadas, opcionalmente, as espessuras de camadas preferidas e, estas camadas em diferentes direcções. Estas camadas podem ser definidas, tanto paralelamente em relação à superfície de medição como perpendicularmente em relação à superfície de medição. De uma forma prática, é executada uma calibração local das respectivas regiões volumétricas, por meio de 84 547 ΕΡ Ο 920 641 /ΡΤ 4
"impressões digitais”. Para além disso, é melhorada a relação entre o sinal e o ruído com o processo integral e antes descrito em especial na reconstrução volumétrica. Os dados são interligados em qualquer plano de camada, em que, devido à interligação lógica de precisão de localização, é executada uma determinação quantitativa da região volumétrica. Assim, é conseguida uma determinação de materiais desconhecidos, através do conhecimento das constantes dieléctricas e da distribuição da humidade. O invento é, em seguida, descrito por meio de exemplos de execução especiais representados nos desenhos, não estando o invento de qualquer forma limitado pelos mesmos. Os desenhos mostram: na Fig. 1 um fluxograma para explicação das fases básicas do processo, na Fig. 2 uma representação esquemática para explicação do registo de dados por meio de ultra-sons, na Fig. 3 uma variante do registo de dados por meio de ultra-sons, na Fig. 4 a disposição esquemática de uma cabeça de teste, na Fig. 5 o esquema da disposição para o registo de dados através de radar de fundo, na Fig. 6a disposição combinada da cabeça de teste e da antena de radar, na Fig. 7 a produção esquemática da imagem.
Basicamente, o fluxo de procedimentos vai ser explicado, com mais pormenor, a partir da Fig. 1, devendo ser atribuídas aos blocos funcionais individuais as seguintes funções. A superfície do componente a explorar é totalmente pesquisada e, de acordo com o bloco 1, a exploração é realizada, em primeiro lugar por meio de ultra-sons. Numa segunda fase, o sensor ultra-sónico é substituído por uma antena de radar, de acordo com o bloco 2. A antena de radar é movimentada igualmente por retículos e abrange os sinais da mesma região volumétrica por debaixo da superfície pesquisada. Os sinais pesquisados são sinais de alta frequência por posicionamento do respectivo sensor, cujas 84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 5
amplitudes dependem da respectiva estrutura de fundo e da sua forma temporal, da distância da respectiva estrutura à superfície. Todos os sinais dependentes do tempo, explorados nas fases de processo 1 e 2, são introduzidos e registados numa memória. A imagem volumétrica da região pesquisada é determinada a partir dos dados memorizados pelo processo de formação de imagem, de acordo com os blocos 4.1 e 4.2, em especial de acordo com a “Synthetic Aperture Focussing Technique - SAFT”, como será explicado com mais pormenor seguidamente. Deve ser formalmente observado, que a partir da região volumétrica pesquisada, não podem ser registados quaisquer planos de camada bidimensionais, mas sim, para cada um dos componentes do processo, som e radar de fundo, é determinado tridimensionalmente um volume. Neste caso, tem importância que, de acordo com o bloco 5, a representação de estruturas da região pesquisada por meio de som, depende das diferenças de densidade e de velocidade do som e que, de acordo com o bloco 6, a notação de estruturas do sector pesquisado, por meio do radar de fundo, depende das constantes dieléctricas e, por conseguinte, também da distribuição da humidade. Numa fase fundamental do invento, é realizada uma calibração, dependente de profundidade, das representações obtidas por intermédio dos dois meios de processamento. De acordo com o bloco 7 é, assim, realizada uma comparação de imagem e uma aferição das escalas devido às “impressões digitais” locais. Sabe-se que, para a formação de imagem tridimensional, aparecem estruturas, as quais podem ser identificadas em ambos os processos de formação de imagem entre si diferentes. Estas estruturas recolhidas em conjunto com ambos os componentes de processo, as quais são designadas por “impressões digitais”, são utilizadas na prática, de acordo com o invento, principalmente para a adaptação das escalas entre ambas as representações.
Deverá ser referido que, em testes geológicos são apresentados, principalmente, planos de camada verticais em relação à superfície, os quais, são frequentemente designados por planos y-z. Por meio do processo proposto, de acordo com o invento, é agora possível, o registo de dados tanto por meio de ultra-sons, como por meio do radar de fundo, procurar os planos de camada e interligar a visualização representada das estruturas de fundo por meio do tratamento de imagem, como se dá a entender no bloco de funcionamento 8. No tratamento de imagem podem ser apresentados de forma optimizada as estruturas de 84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 6
representação através dos métodos de construção de adição, selecção, maximização, ou outros. De forma prática, a representação orienta-se pela estrutura de fundo. Se existir interesse na alteração de estrutura horizontal, será seieccionada uma camada horizontal numa região de espessuras predeterminada, a partir da região volumétrica reconstruída. Se, forem daqui tiradas conclusões interessantes para o deslocamento vertical, podem ser seleccionadas, de acordo com o invento, planos estruturais de camada verticais correspondentes. Para além disso e, dentro do âmbito do invento, é também possível observar em perspectiva a região volumétrica pesquisada com qualquer ângulo espacial.
Depois de estar garantida uma representação fiel à escala e da estrutura dos componentes ter sido representada em termos óptimos, tem lugar a determinação de acordo com o bloco 9. Este tem por base a identificação de sectores com reflexão acústica elevada bem como a identificação de regiões com diferentes constantes dieléctricas. Através da coincidência de ambos os parâmetros físicos é, por exemplo, possibilitado através da relação de escala, de acordo com o invento, as constantes dieléctricas locais, e, a partir destas, a determinação da humidade do sector de fundo pesquisado. Para além disso, a partir da calibração da imagem, a qual é efectuada na base da medição ultra-sónica, podem ser determinadas constantes dieléctricas desconhecidas, para daqui se tirarem conclusões acerca de materiais desconhecidos.
Com base na Fig. 2 são explicadas as técnicas de ensaio aplicadas no registo de dados por meio de ultra-sons, de acordo com o bloco funcional da Fig.1. Como é conhecido, no acoplamento das cabeças de teste em estruturas, que podem ser de betão ou pedra, podem surgir problemas devido à rugosidade dos materiais. Por isso, não é desaconselhado o uso de argamassa para acoplar com firmeza uma cabeça de teste estacionária. Isto acontece com uma única cabeça de teste 10, a qual funciona como emissor. O som é emitido por meio da cabeça de teste 10 mas não é recebido pela mesma. A recepção dos sinais reflectidos pelos diferentes pontos da superfície é efectuada por meio da exploração das posições correspondentes por um raio laser. Os afastamentos do retículo são predefinidos de acordo com as necessidades e, como afastamentos de retículo típicos foram considerados práticos, por exemplo, 2 x 2 cm ou 5 x 5 cm.
Na variante de execução, de acordo com a Fig. 3, é efectuada uma exploração por meio de uma cabeça de teste ultra-sónica 12, a qual, tanto pode 84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 7
emitir como receber ο som. Isto acontece em pontos predefinidos de uma primeira fila, portanto, nos pontos x11, x12..., de uma segunda fila x21, x22 ... e, assim por diante, da parede de betão 10. Para resolver os problemas do acoplamento à superfície 18, entram em funcionamento os métodos da técnica de contacto. A cabeça de teste combinada 16, está disposta numa estrutura 20, como está representa na Fig. 4, a qual é vedada, relativamente à superfície do betão 18, por meio de um anel 22, especialmente de borracha ou de “Styropor”MR combinado com gordura. Através de canais adequados, é conduzida e expelida água por meio de mangueiras, em que apenas é necessário substituir o líquido, ou a água, perdido, devido à rugosidade da superfície e à capacidade absorvente do fundo. É aconselhável prever um sistema de circuito fechado, em que o líquido, ou a água, é filtrado em todas as passagens. A exploração da parede por meio de um radar de fundo deverá ser explicada mais pormenorizadamente através da Fig. 5. Tem lugar igualmente uma emissão de sinais, que dependem do posicionamento, bem como a sua recepção através da exploração da parede, respectivamente, da construção. A exploração por meio do radar de fundo, embora possa ser executada, por razões práticas, nas mesmas posições do que na exploração com ultra-sons, isto não representa qualquer condição obrigatória. Para as diferentes posições de exploração é, como suplemento, detectada e/ou memorizada a posição relativa de todos os pontos de exploração entre si.
Num aperfeiçoamento especialmente prático foi aplicada na prática uma técnica de sensores combinados, de acordo com a Fig. 6, para, de uma forma vantajosa, se economizar poupar tempo, na recolha de dados. Neste caso, são aplicadas na prática as fases do processo explicadas de acordo com as Fig. 4 e 5. De acordo com o invento, o afastamento dos sensores de radar e de som é determinado de modo que possa corresponder ao afastamento de retículo dx, multiplicado por um factor de multiplicação inteiro, igual ou maior do que 1. Com isto fica automaticamente garantido que os locais de entrada de som coincidem do mesmo modo de disparo de ensaio para disparo de ensaio, para os sensores seleccionados. Na posição P1 estão representadas por linhas cheias a cabeça de teste de ultra-sons 16 e a antena de radar 26. A cabeça de teste de ultra-sons 16 e a antena de radar 26 estão dispostas entre si com um afastamento 28. Na posição seguinte P2, a qual é está representada por linhas a tracejado, a cabeça de teste
84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 8 de ultra-sons está desfasada pelo deslocamento dx. Mas porque os afastamentos dx dos pontos de medição correspondem, de acordo com o invento, ao afastamento 28 dos sensores, de acordo com as posições P1 e P2, a cabeça de teste ultra-sónica está localizada na posição P2, no mesmo ponto do que a antena de radar na posição 1.
Com base na Fig. 7 a produção da imagem tridimensional pelo processo de formação de imagem, deverá ser explicada mais pormenorizadamente, de acordo com os blocos funcionais 4.1 e 4.2 da Fig.1. De forma prática, a reconstrução tridimensional deverá ser executada de acordo com o princípio da “abertura artificial” tridimensional. Nos locais x11, x12, ... foram memorizados os dados de medição, principalmente os dados ultra-sónicos e de radar de alta frequência. A região do material a explorar/representar é decomposto em pequenas células volumétricas. As ordens de grandeza típicas situam-se na ordem de mm ou cm. A distância dos pontos de medição para as células volumétricas é escalonada. O deslocamento é convertido, com o auxílio da velocidade da luz e das constantes dieléctricas ε para o radar de fundo em tempos de propagação. Assim, a partir dos valores de amplitudes dos tempos de propagação memorizados pode acontecer uma correspondência, que depende da localização nas respectivas células volumétricas em causa. As amplitudes, que pertencem aos tempos de propagação determinados, serão memorizadas nas células volumétricas ou ficam subordinadas às mesmas. As informações recebidas de todos os pontos de medição são acumuladas nas células volumétricas com os tempos de propagação corrigidos. É, em seguida, formado, a partir da região volumétrico explorada, o sinal de vídeo para representação. Assim, a partir dos valores de amplitude dos tempos de propagação memorizados, é efectuada uma correspondência, que depende da localização nas respectivas células volumétricas em causa. Este processo é especialmente vantajoso para a gama de frequências aplicadas ao betão, a qual se situa, especialmente, à volta dos 50 KHz, em que as cabeças de testes aplicadas irradiam com vantagem o som em regiões angulares de até +/- 90°.
Por meio do processo SAFT, aplicado de acordo com o invento, é possível suprimir consideravelmente a influência de ondas de superfície e de ondas de modo convertido na visualização gráfica. Tem especial importância que, independentemente do ângulo de abertura da antena de radar ou do som, as não homogeneidades reflectidas no fundo serão subordinadas com fiabilidade do local. Na última fase do processo será formado o sinal de vídeo na região volumétrica 84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 9
tratada e ο resultado será representado em planos de camada e em direcções de camada opcionais.
Num aperfeiçoamento especial é predefinida uma variante especial da exploração do sinal na reconstrução de acordo com o princípio da abertura artificial, ou seja, uma grandeza proporcional à energia de impulso. Deverá ser considerado que, nos algoritmos conhecidos de SAFT, para cada elemento volumétrico, a intensidade de sinal deverá ser adicionada no momento correspondente, em cada posição da cabeça de teste. Será conseguida, de forma prática, uma melhoria da resolução e do afastamento de sinal/ruído se for explorada uma grandeza proporcional à energia de impulso. De acordo com o invento, para este fim, será atribuído a cada elemento volumétrico o quadrado da intensidade ultra-sónica e este será integrado, a partir do ponto de aplicação esperado do eco, na duração global do impulso. Mas porque as amplitudes do impulso no respectivo local, devido à atenuação de som e às microondas dependentes da frequência, não são conhecidas com exactidão, de uma forma prática e por meio de uma simulação prévia num reflector conhecido, existente no volume, será feita a variação da amplitude do impulso na exploração e determinado 0 valor correcto para a respectiva região de profundidades.
Referências numéricas 1 Recolha de dados através de ultra-sons 2 Recolha de dados através de radar de fundo 3 Memória 4 Processo de formação de imagem 5 Representação de estrutura, tendo em consideração a densidade e diferenças de velocidade do som 6 Representação de estrutura, tendo em consideração as diferenças nas constantes dieléctricas 7 Comparação de imagem 8 Tratamento de imagem 9 Visualização 10 Parede de betão 11 Emissor de cabeça de teste
10 84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 14 Receptor 16 Cabeça de testes combinada 18 Superfície 20 Estrutura 22 Anel 24 Tubo flexível 26 Antena de radar 28 Afastamento de retículo Lisboa, ^ Ϊ- 2GOO
Por Fraunhofer-Gesellschaft zur Fõrderung der angewandten Forschung e.V. -O AGENTE OFICIAL-

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES 1 - Processo não destrutivo de determinação tridimensional de estruturas em construções, em particular, construções de betão ou de materiais semelhantes, de acordo com o qual, a região a ser inspeccionada ser explorada com ultra-sons e os dados de alta frequência dependentes da duração do eco para pontos isolados são gravados e, num processo de formação de imagem é determinada a imagem volumétrica correspondente da região a inspeccionar, caracterizado por a região a inspeccionar ser explorada tanto com ultra-sons, como com radar e por ser realizada uma representação estrutural da região a inspeccionar tanto com base nos dados recolhidos através do som como com base nos dados recolhidos através de radar e por ambas as representações serem calibradas.
  2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por para a calibração, de preferência, dependente de profundidade, serem utilizadas estruturas, as quais estão disponíveis tanto na representação estruturas, com base na aquisição de dados de som, como na representação estrutural, com base na aquisição de dados de radar e/ou por a coincidência das escalas das duas representações serem realizadas por meio destas estruturas, as quais, principalmente, são referidas como "impressões digitais” e são identificadas em duas fases do processo mutuamente independentes, e/ou por ser realizada uma calibração local das respectivas regiões volumétricas utilizando tais estruturas, ou “impressões digitais”.
  3. 3 - Processo, em particular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a exploração por meio de ultra-sons e a exploração por meio de radar ser realizada nas mesmas posições ou por, onde a exploração é realizada em posições diferentes, a posição relativa de todos os pontos de exploração, relativamente entre si, ser conhecida e adquirida.
  4. 4 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por ser utilizado como processo de formação de imagem por ultra-sons a chamada técnica de focagem com síntese de abertura (Synthetic Aperture Focussing Technique - SAFT) pelo qual é determinada a respectiva imagem volumétrica da região a explorar e/ou por ser determinado tridimensionalmente um volume a partir tanto dos dados adquiridos por meio de ultra-sons, como dos dados adquiridos por meio do radar.
  5. 5 - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por ser formada a imagem da região volumétrica conjunta por meio do processo de formação de 84 547 ΕΡ Ο 920 641/ΡΤ 2/2 imagem tridimensional ultra-sónico SAFT e/ou por poderem ser representadas em direcções predefinidas quaisquer espessuras de camadas desejadas e/ou tais espessuras de camadas, sendo, de preferência, possível representar espessuras de camadas tanto paralelas em relação à zona de medição como ortogonais em relação à zona de medição.
  6. 6 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por ser melhorada a relação entre o sinal e o ruído, na reconstrução volumétrica, por meio de um processo integral e/ou por, para cada elemento volumétrico ser formado o quadrado da intensidade ultra-sónica e este quadrado ser integrado pelo ponto de aplicação esperado do eco para a duração completa do impulso.
  7. 7 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por os dados de quaisquer planos de camada da região a ser inspeccionada serem adquiridos e combinados entre si e/ou por a uma determinação quantitativa da região volumétrica ser realizada com base num ligação posicionai exacta.
  8. 8 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por serem determinados os materiais desconhecidos, tendo em consideração as constantes dieléctricas e a distribuição da humidade.
  9. 10 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por numa simulação prévia, utilizando um reflector conhecido, o qual está no volume, a largura de impulso ser variável na avaliação e por ser determinado o valor correcto dos comprimentos de impulso para a respectiva região de profundidade e/ou por ser assim aproximadamente compensada, pelo menos, uma atenuação de som dependente da frequência e/ou uma atenuação de microondas.
  10. 11 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o sensor ultra-sónico, utilizado para executar a exploração ultra-sónica e o sensor de radar, utilizado para executar a exploração de radar, apresentarem um afastamento, o qual corresponde a uma ou mais do que uma vez o afastamento de retículo da posição de exploração. Lisboa, Por Fraunhofer-Gesellschaft zur Fõrderung der angewandten Forschung e.V. - O AGENTE OFICIAL -
    ÍGT^TÓMlÕjÕÃÔ CU MH A Ag. Of. Pr. Ind Rws das Flores, 74 - 4.° 12GG LISBOA
PT97940070T 1996-08-22 1997-08-12 Processo nao destrutivo de determinacao tridimensional de estruturas em construcoes PT920641E (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19633813A DE19633813C2 (de) 1996-08-22 1996-08-22 Verfahren zur zerstörungsfreien dreidimensionalen Erfassung von Strukturen in Bauwerken

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PT920641E true PT920641E (pt) 2001-03-30

Family

ID=7803309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PT97940070T PT920641E (pt) 1996-08-22 1997-08-12 Processo nao destrutivo de determinacao tridimensional de estruturas em construcoes

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6186006B1 (pt)
EP (1) EP0920641B1 (pt)
AT (1) ATE197193T1 (pt)
DE (2) DE19633813C2 (pt)
ES (1) ES2152700T3 (pt)
PT (1) PT920641E (pt)
WO (1) WO1998008111A1 (pt)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6643002B2 (en) 2000-07-14 2003-11-04 Lockheed Martin Corporation System and method for locating and positioning an ultrasonic signal generator for testing purposes
NL1015460C2 (nl) * 2000-06-16 2001-12-19 Kema Nv Werkwijze voor het onderzoeken van scheuren in steenachtig materiaal.
WO2002001219A1 (en) * 2000-06-29 2002-01-03 Peeze Binkhorst, Ignatius, Aloysius, Gerardus, Maria Method and apparatus for determination of the adhesion of layers of repair mortar to concrete constructions
AU2007200013B2 (en) * 2000-07-14 2010-01-21 Lockheed Martin Corporation System and method for locating and positioning an ultrasonic signal generator for testing purposes
DE10050655C1 (de) * 2000-10-13 2002-01-24 Hilti Ag GPR-Mehrfachantennen-Vorrichtung zur Materialerkundung für den kombinierten Einsatz mit einem Handwerkzeug
DE10102577C1 (de) * 2001-01-20 2002-06-20 Univ Braunschweig Tech Verfahren zur Zustandserkennung von elektrisch leitfähigen länglichen Spanngliedern
US6533099B2 (en) * 2001-03-14 2003-03-18 Hytrol Conveyor Company, Inc. Article sorting system and method
US7301497B2 (en) * 2005-04-05 2007-11-27 Eastman Kodak Company Stereo display for position sensing systems
DE102006027132B4 (de) * 2006-06-02 2010-04-15 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zum Detektieren von Fehlstellen in Betonbauteilen
DE102006029435A1 (de) * 2006-06-20 2008-01-10 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen
US8290303B2 (en) * 2007-10-11 2012-10-16 General Electric Company Enhanced system and method for volume based registration
US7548192B1 (en) * 2008-02-07 2009-06-16 Fdh Engineering, Inc. Method of mapping steel reinforcements in concrete foundations
US9177371B2 (en) * 2008-06-09 2015-11-03 Siemens Energy, Inc. Non-destructive examination data visualization and analysis
DE102009039716B3 (de) * 2009-08-28 2011-01-20 Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg Messverfahren zur zerstörungsfreien Analyse einer Schneebeschichtung und Messvorrichtung zur Durchführung des Messverfahrens
CN103018339A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 北京理工大学 一种高速高精度的超声显微扫查装置
US9075098B2 (en) * 2013-01-16 2015-07-07 Thomas Michael Schurman Plug-in electric vehicle charger validation and test device
US9041408B2 (en) * 2013-01-16 2015-05-26 Hrl Laboratories, Llc Removable surface-wave networks for in-situ material health monitoring
US20150203303A1 (en) 2014-01-21 2015-07-23 Howard Eisenberg Device for reliably moving article from conveyor surface
US9436783B2 (en) 2013-03-01 2016-09-06 Simco Technologies Inc. Method and system for estimating degradation and durability of concrete structures and asset management system making use of same
RU2657314C1 (ru) * 2017-08-28 2018-06-13 Российская Федерация в лице общества с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" Способ определения акустической плотности
CN109946380B (zh) * 2019-04-03 2022-09-27 石家庄铁道大学 无砟轨道砂浆层脱空检测方法、装置及终端设备
CN111323485A (zh) * 2020-04-09 2020-06-23 上海工程技术大学 一种用于轨道板内部缺陷检测的成像方法及装置
CN112834621B (zh) * 2020-12-31 2024-07-23 安徽理工大学 一种基于超声波技术的岩体裂隙三维重构方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961791A (ja) * 1982-09-30 1984-04-09 Japan Radio Co Ltd Crt表示装置
JPS62201382A (ja) * 1986-02-28 1987-09-05 Shipbuild Res Assoc Japan 自船位置自動補正装置付航法装置
US5005147A (en) * 1988-12-30 1991-04-02 The United States Of America As Represented By The Administrator, The National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for sensor fusion
JPH04242186A (ja) * 1991-01-12 1992-08-28 Seiko Electronic Components Ltd 航行援助システム
US5384543A (en) * 1992-11-09 1995-01-24 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Portable microwave instrument for non-destructive evaluation of structural characteristics
DE4239221A1 (de) * 1992-11-21 1994-05-26 Otto Dr Rer Nat Kroggel Ultraschallreflexions-Verfahren zur Trennrißerkennung in Stahlbeton
US5495576A (en) * 1993-01-11 1996-02-27 Ritchey; Kurtis J. Panoramic image based virtual reality/telepresence audio-visual system and method
US5774091A (en) * 1993-04-12 1998-06-30 The Regents Of The University Of California Short range micro-power impulse radar with high resolution swept range gate with damped transmit and receive cavities
DE4320473C2 (de) * 1993-06-21 1995-04-13 Fraunhofer Ges Forschung Ultraschallprüfvorrichtung
US5805098A (en) * 1996-11-01 1998-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and system for forming image by backprojection

Also Published As

Publication number Publication date
DE59702543D1 (de) 2000-11-30
EP0920641A1 (de) 1999-06-09
ATE197193T1 (de) 2000-11-15
ES2152700T3 (es) 2001-02-01
WO1998008111A1 (de) 1998-02-26
DE19633813C2 (de) 1998-07-02
EP0920641B1 (de) 2000-10-25
DE19633813A1 (de) 1998-02-26
US6186006B1 (en) 2001-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PT920641E (pt) Processo nao destrutivo de determinacao tridimensional de estruturas em construcoes
Fais et al. Integrated ultrasonic, laser scanning and petrographical characterisation of carbonate building materials on an architectural structure of a historic building
CN106546604B (zh) 一种青铜器表面及亚表面微缺陷检测方法及系统
US5796363A (en) Automatic position calculating imaging radar with low-cost synthetic aperture sensor for imaging layered media
WO2017077486A1 (en) System and method for assessment of irregularity in a wooden material surrounded by a substrate
CN102680575A (zh) 一种复杂岩土介质的冲击映像方法及系统
Choi et al. Comparison of ultrasonic imaging techniques for full-scale reinforced concrete
US6476608B1 (en) Combining seismic waves with seismoelectrics to perform prospecting and measurements
CN112857698B (zh) 一种基于声表面波检测墙体渗漏的方法
Wang et al. Detection of grouting defects behind shield segments via shear wave ultrasound arrays: Numerical and full-scale model experiments
Cotic et al. Effect of moisture on the reliability of void detection in brickwork masonry using radar, ultrasonic and complex resistivity tomography
US5142500A (en) Non-destructive method of measuring physical characteristics of sediments
RU2182318C2 (ru) Споcоб измерения скорости распространения акустических ультразвуковых волн в кусках горной породы
Frazier et al. Acoustic imaging of objects buried in soil
RU2515332C1 (ru) Способ определения неоднородностей упругих и фильтрационных свойств горных пород
Kohl et al. 3D-visualisation of NDT data using a data fusion technique
Lee et al. Discontinuity detection ahead of a tunnel face utilizing ultrasonic reflection: Laboratory scale application
RU2282875C1 (ru) Устройство зондирования строительных конструкций
Büyüköztürk et al. Detection of delaminations in concrete using a wideband radar
JPH10319129A (ja) S波地震波探査モデル実験方法及び装置
RU2179325C2 (ru) Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления
JP2004138447A (ja) 岩盤の物性評価方法
Ruiz Assessment of Prestressed Concrete Beams: Advancing Non-Destructive Testing Methods for Enhanced Bridge Evaluation
JP2003107164A (ja) 開口合成探査装置
Krause et al. Ultrasonic imaging of defects in building elements made from timber