[發(fā)明專利]一種混凝土缺陷檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310031762.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103149274A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李長征;張碧星;師芳芳;吳先梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 陳霽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲學(xué)檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土缺陷檢測方法。

背景技術(shù)

目前超聲檢測在工程地球物理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，尤其應(yīng)用在大壩、橋梁、隧道等大體積混凝土的缺陷檢測。超聲檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到工程的安全和質(zhì)量評價結(jié)果。

脈沖回波法是利用單發(fā)單收的方式進(jìn)行缺陷的檢測，超聲波在被檢構(gòu)件內(nèi)傳播距離較長，能量大幅衰減后的回波信號常被淹沒在噪聲內(nèi)，導(dǎo)致缺陷信號不易識別。超聲相控陣將聲束聚焦到特定區(qū)域，從而加大回波信號的信噪比。相控陣技術(shù)在提高穿透距離和信噪比方面是有益的，但該技術(shù)需要復(fù)雜的硬件和軟件控制系統(tǒng)，在復(fù)雜介質(zhì)中陣列信號的波束控制方面還存在一定難度。同時，現(xiàn)場檢測條件較為復(fù)雜，較大孔徑的換能器布設(shè)存在一定的困難。

目前不存在既能提高超聲檢測的信噪比和分辨率，又方便實施的方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種混凝土缺陷檢測方法，所述方法包括：發(fā)射換能器在混凝土表面的不同位置順序發(fā)射寬時寬帶的線性調(diào)頻信號；接收換能器接收回波信號，并將接收到的回波信號中的時域上的寬脈沖線性調(diào)頻信號壓縮到較短的時間段內(nèi)；根據(jù)空間位置和相位關(guān)系對對應(yīng)于所述不同位置的壓縮后的回波信號進(jìn)行相干疊加處理，形成等效的大孔徑圖像；基于所述的大孔徑圖像識別混凝土缺陷。

優(yōu)選地，所述接收換能器將接收到的回波信號中的時域上的寬脈沖線性調(diào)頻信號壓縮到較短的時間段內(nèi)，具體為：接收換能器將所述寬脈沖線性調(diào)頻信號與參考信號做相關(guān)運算，從而將所述寬脈沖線性調(diào)頻信號壓縮到較短的時間段內(nèi)。

優(yōu)選地，所述參考信號通過以下方式獲得：發(fā)射換能器與接收換能器直接對接，并發(fā)射所述寬時寬帶的線性調(diào)頻信號給所述接收換能器，接收換能器接收到的信號即為所述參考信號。

本發(fā)明實施例將脈沖壓縮技術(shù)與合成孔徑成像檢測方法結(jié)合，實施起來較為簡單，而且提高了檢測信號的信噪比以及分辨率，有利于混凝土缺陷尤其是較小缺陷的探測。

附圖說明

下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，據(jù)此本發(fā)明的優(yōu)點將更加凸顯。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例的檢測場景示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例涉及的含缺陷混凝土試塊/試件示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的對應(yīng)于發(fā)射LFM信號的經(jīng)29個測點接收到的接收信號示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的對應(yīng)于發(fā)射短脈沖信號的經(jīng)29個測點接收到的接收信號示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例的關(guān)于短脈沖接收信號與LFM壓縮信號，針對第18個測點信噪比對比示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例的關(guān)于短脈沖激勵的SAFT成像結(jié)果示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例的關(guān)于LFM激勵的SAFT成像結(jié)果示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

鑒于現(xiàn)有方案之缺陷，考慮將脈沖壓縮技術(shù)與合成孔徑成像檢測方法結(jié)合。

所述合成孔徑聚焦成像方法（SAFT）在空間的不同位置順序發(fā)射并接收回波信號，根據(jù)空間位置和相位關(guān)系對不同位置的回波信號進(jìn)行相干疊加處理，從而形成等效的大孔徑。該方法能夠有效提高超聲檢測的信噪比。

所述脈沖壓縮技術(shù)是在發(fā)射端發(fā)射寬時寬帶的線性調(diào)頻信號，從而增大發(fā)射信號的能量，在接收端通過相關(guān)接收的原理將時域上的寬脈沖線性調(diào)頻信號壓縮到很短的時間段之內(nèi)，既保證了壓縮信號的分辨率，又較大程度地提高信號的能量和信噪比，使探測深度大大增加。目前，脈沖壓縮技術(shù)集中于水聲領(lǐng)域和醫(yī)療研究領(lǐng)域，在工程地球物理領(lǐng)域應(yīng)用較少。

總體上，本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實現(xiàn)的：

1）選取適合現(xiàn)場檢測條件的并且諧振頻帶較寬的發(fā)射換能器和接收換能器。

2）利用式（1）編輯線性調(diào)頻編碼信號S_code，f₀為調(diào)頻信號中心頻率，采樣時間間隔為Δt,幅度為A，時間寬度為T，調(diào)頻帶寬為B，信號調(diào)頻斜率為編碼信號長度(采樣點數(shù))為M₀，信號的中心頻率f₀宜與換能器的中心頻率一致，線性調(diào)頻信號的帶寬宜選在換能器-6dB帶寬范圍內(nèi)。

為保證信號具備良好的脈沖壓縮特性，線性調(diào)頻信號的脈沖寬度T與帶寬B的乘積宜大于10，且小于100。