[發明專利]混凝土結構缺陷的巴克編碼激勵超聲檢測方法

無效

• 申請號: 201210323076.9
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102788845A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 李長征;王銳;張清明;周楊;李姝昱;楊磊;冷元寶;喬惠忠;趙志忠;謝義兵
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域：

本發明涉及一種混凝土結構缺陷檢測方法,尤其涉及一種基于巴克編碼激勵超聲信號的混凝土結構缺陷的巴克編碼激勵超聲檢測方法。

背景技術：

目前對混凝土內部結構缺陷的大小和位置進行超聲檢測的手段大體可分為兩類：一是脈沖回波法，在混凝土表面激發超聲信號，在同一側接收回波信號進行缺陷的識別；另一類是聲波穿透法，在混凝土一側發射信號，在另一側接收，通過接收信號的聲時和幅度變化來判斷內部結構是否存在缺陷。超聲檢測設備較簡單，操作也很方便，所以被廣泛應用于混凝土結構缺陷檢測。

在現場檢測過程中，有時背景噪聲干擾較大，使回波與噪聲信號混疊，或者回波完全被淹沒于噪聲信號中，該情況下單脈沖激勵難以判斷缺陷回波信號，給缺陷檢測帶來不便。另一方面，對于較厚混凝土構件的檢測，由于聲波傳播長距離后幅度衰減較大，接收信號中不易判別出回波信號，這也是困擾工程檢測人員的問題之一。

發明內容：

針對混凝土結構缺陷檢測信噪比低、回波信號時間不易判讀，以及較長距離混凝土構件檢測問題，本發明的目的是提供一種通過發射大能量的寬脈沖信號，在接收端匹配濾波，獲取主瓣較窄、幅度較高的回波信號，從而提高缺陷的檢測能力的混凝土結構缺陷的巴克編碼激勵超聲檢測方法。

本發明的技術方案是以下述方式實現的：

一種混凝土結構缺陷的巴克編碼激勵超聲檢測方法：該方法包括：

1.在發射端采用巴克碼編碼激勵換能器，其中載波為余弦脈沖信號，使換能器發射時間長度較寬的信號；2.在接收端采取匹配濾波的方法，對接收到的反射信號進行脈沖壓縮，最終得到分辨率較高、主副瓣比較大的窄脈沖信號；

具體實施步驟：

采用最長的巴克碼為N＝13，｛+1，+1，+1，+1，+1，-1，-1，+1，+1，-1，+1，-1，+1｝，

1.根據缺陷大致深度???????????????????????????????????????????????確定編碼參數，巴克碼長度，載波頻率（換能器主頻），單位碼片載波周期數為n;混凝土波速為,；發射波的持續時間要小于回波傳播的反射時間；

2.編程計算巴克碼編碼信號：

,巴克碼為1時，巴克碼為-1時。

3.將編碼信號導入信號發生器用于激勵，發射換能器與接收換能器直接對接，記錄接收信號，作為匹配濾波函數，信號長度為，所有檢測過程中采樣頻率保持不變；

4.對被檢混凝土構件，采用反射法或透射法檢測，發射載波頻率與換能器主頻一致，編碼信號經信號發生器激勵發射換能器，記錄接收信號為，信號長度為；

5.將接收到的回波信號與進行計算，得到信號；

，計算過程中若,取。代表波形的第個點，?從1增加到。

n是波形的第n個點；?

6.根據的峰值時間和幅度判斷混凝土內部缺陷的位置。

還可以采用較短的巴克碼為N＝2、?N＝3?、N＝4、N＝5、N＝7或N＝11。

本發明的積極效果是：

巴克碼是偽隨機二相碼的一種，巴克編碼激勵信號具有理想的模糊函數，具有良好的距離分辨能力。在發射端采用巴克碼調制編碼激勵，發送經過調制的大時寬信號，在接收信號經過相應的匹配濾波處理，可以獲得大振幅，窄脈沖信號。大時寬信號因能量較大，故在檢測較深缺陷時仍可以獲得一定幅度的反射信號，經過匹配濾波處理的主副瓣比較大，幅度較高的回波信號，能夠根據缺陷反射時間精確判斷缺陷位置，從而提高缺陷的檢測能力。

附圖說明：

圖1為本發明的混凝土構件檢測的原理示意圖；

圖2為本發明單脈沖激勵接收信號峰值與巴克編碼激勵信號匹配濾波后峰值對比示意圖；

圖3為本發明的混凝土構件裂縫模型圖；

圖4為本發明的巴克碼檢測處理結果。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明：

實施例1、

（1）孔的檢測

選一巖石試塊（20cm×20cm×20cm），如圖1所示，試塊中央有一直徑為2cm橫向的圓柱孔，采取兩側對穿的單發單收檢測方式，測點為10個均勻分布，其中第6個測點正好與孔相對，換能器主頻為500kHz。首先用單脈沖激勵方式檢測。然后用載頻為500kHz的13位巴克編碼激勵檢測，匹配濾波后的主瓣峰值與矩形脈沖檢測主瓣峰值對比見圖2。