[發明專利]一種橋梁纜索腐蝕的判定以及定位的方法

有效

• 申請號: 201010265153.0
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN101943681A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 項貽強;呂福在;竺冉;王飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及無損檢測技術，具體涉及一種橋梁纜索腐蝕的判定以及定位的方法。

背景技術

橋梁纜索是橋梁中承重和傳力的重要結構件，在長期的使用過程中，不斷受到溫度變化、強風等外界環境侵蝕，車輛載荷、沖擊的長期反復作用以及自然災害的影響，若纜索中的鋼絲出現腐蝕或斷裂，將對橋梁帶來嚴重的安全隱患，傳統的如電磁式、超聲探傷、機器視覺或射線等無損檢測方法都需要纜索爬升機構進行掃描式檢測，存在機構復雜、高空作業能力差、適用范圍窄、故障率高、攜帶探頭不便、使用條件苛刻等諸多缺陷，專利號200810196821.1一種斜拉索錨固區磁致伸縮導波檢測系統提出利用磁致伸縮導波來檢測錨固區斜拉索的檢測，但是對腐蝕的判別沒有給出相關的方法。何存福等用頻散補償法對聲發射進行定位，但是頻散補償計算復雜精度不高。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種橋梁纜索腐蝕的判定以及定位的方法。

本發明采用的技術方案的步驟如下：

1)在待檢測的纜索上安裝傳感器，通過傳感器在被測纜索上激勵出導波信號，導波信號經過纜索的反射，再由傳感器采集，采集到的信號經過前置調理電路得到實際的測量信號，并由數據采集卡讀入筆記本電腦；

2)根據纜索的幾何尺寸、材料特性、激勵信號條件，采用有限元技術建立精細的纜索腐蝕判定的數值模型；

3)初始化2)所述的纜索腐蝕判定的數值模型，輸入待測纜索的幾何尺寸、材料特性、激勵信號條件，與該模型耦合，通過分析計算得到模擬響應信號，為實際測量的信號提供標準比較信號；

4)將實際測量的信號作為纜索腐蝕的判別信號，將耦合纜索腐蝕判定的數值模型得到的模擬響應信號作為實際測量的比較信號，采用神經網絡分析方法進行分析，如果損傷沒有超過閾值，則纜索未出現腐蝕，否則，發出報警，并且定位腐蝕發生的部位；

5)生成記錄報告，記錄本地數據庫。

所述步驟1)中，傳感器為磁致伸縮傳感器，安裝于被測纜索的一端，通過傳感器在被測纜索上激勵導波信號，并采集經過纜索反射的導波信號，該經過反射的導波信號攜帶了纜索的腐蝕信息。

所述步驟2)中，纜索腐蝕斷絲的數值模型，經過校驗和修正之后，與被檢測橋梁纜索在實際健康狀態的實驗分析結果吻合，能正確反映橋梁纜索導波的信號特征。

所述步驟4)中，神經網絡分析方法進行分析過程如下：

對檢測響應信號S1(t)和模擬響應信號S2(t)進行神經網絡分析，

用神經網絡作為自適應單元，假設信號S1(t)為腐蝕信號s與端部回波信號d1的疊加：

S1(t)＝s+d1

將S2(t)作為神經網絡的參考信號d2

S2(t)＝d2

d2通過端部回波信號d1通過某種變換T變換得到，即d2＝T(d1)，d2通過神經網絡非線性處理后產生輸出信號y，將其與實際測量的信號做比較，形成信號e

e＝s+d1-y

用迭代算法，使自適應輸出信號y非線性逼近真實信號中的端部回波信號d1，此時，信號e最佳逼近纜索腐蝕信號s，將e與設定的閾值δ相比較，若e≤δ，則纜索未出現腐蝕，否則，發出報警；

當判定纜索出現腐蝕情況下，記錄信號e中信號的峰值點的時間位置t，纜索腐蝕發生的軸向位置L＝vt/2，其中v是纜索腐蝕斷絲的數值模型計算得到的纜索中導波傳播速度。

本發明具有的有益效果是：

1)考慮了導波衰減、導波頻散特性的影響，數值計算得到的模型更符合實際情況，減小了計算誤差；

2)使用非線性自適應神經網絡算法對腐蝕進行判定并定位，避免線性失真，分辨率強、定位精度高；

3)該方法不破壞纜索的結構，不影響纜索的使用，不中止橋梁正常交通，節約檢測成本。

附圖說明

圖1是本發明的傳感器安裝位置以及信號采集過程示意圖。

圖2是本發明纜索模型生成的模擬響應信號。

圖3是本發明傳感器實際采集到的檢測信號。

圖4是本發明腐蝕判別以及定位方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明作進一步的說明。

本實例包括如下具體步驟：

1.如圖1所示，在待檢測的纜索上安裝磁致伸縮傳感器，傳感器包括激勵接受線圈和永磁體偏置磁場，傳感器安裝于被測纜索的一端；

2.可編程任意波形發生器生成觸發群脈沖，經過線性功率放大器輸入到傳感器，并在同一個傳感器上接收響應信號，信號經過前置調理電路，經過帶通濾波，前置放大、由數據采集卡讀入筆記本電腦的軟件系統；