[發(fā)明專利]基于聲發(fā)射技術(shù)判別預應力混凝土梁結(jié)構(gòu)損傷類型的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410119750.0
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103852523A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 石啟印;李青;楊帆;周合寬;干英輝;孟全;魯立;王霞;陳書大;杜慶娟;任冠宇
• 申請（專利權(quán)）人: 河南省第二公路工程有限公司
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于無損檢測領域，尤其是一種基于聲發(fā)射技術(shù)判別預應力混凝土梁結(jié)構(gòu)損傷類型的系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

橋梁結(jié)構(gòu)的建設與國際民生密切相關，當前，預應力橋梁結(jié)構(gòu)在工程上廣泛應用，取得了許多有益的成果，隨著工程健康監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，許多無損檢測技術(shù)應用到橋梁領域，如射線檢測、超聲波檢測、渦輪檢測等。射線檢測可以穿透物體并與物體發(fā)生物理化學作用，通過射線的強弱判斷構(gòu)件的損傷，但設備比較昂貴，超聲波檢測對構(gòu)件的形狀與表面平整度要求較高，渦輪檢測技術(shù)易受干擾，影響因素多。聲發(fā)射技術(shù)是另外一種檢測技術(shù)，其原理概況如下：構(gòu)件內(nèi)部發(fā)生損傷過程中，在外界荷載的作用下會以彈性波的形式的釋放應力能。彈性波到達構(gòu)件表面會引起構(gòu)件的表面振動，通過聲發(fā)射傳感器的聲電轉(zhuǎn)換原理將彈性波引起的構(gòu)件的表面位移轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大器將原信號進行放大,之后通過濾波器濾波后傳至采集儀并在顯示器上顯示出來。

現(xiàn)有的聲發(fā)射技術(shù)檢測預應力橋梁結(jié)構(gòu)的損傷的裝置主要是聲發(fā)射傳感器、放大器、濾波器、集成化的采集系統(tǒng)和顯示器，通過同軸電纜分別將聲發(fā)射傳感器與放大器相連，放大器與濾波器相連、濾波器與集成化采集系統(tǒng)相連、集成化采集系統(tǒng)與顯示器相連，這就形成了普通的聲發(fā)射檢測裝置。在進行構(gòu)件的損傷類型的判別主要是通過參數(shù)（振幅、振鈴計數(shù)、能量、持續(xù)時間）的大小進行簡單的判別，具有一定的主觀性，不利于科學的實時的評估構(gòu)件的損傷類型，為了對構(gòu)件進行科學的評估提供了一種結(jié)合結(jié)構(gòu)設計原理將構(gòu)件的受力階段進行區(qū)分還沒有有效的檢測設備與方法，是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

申請公布號為CN102680579A的中國發(fā)明專利申請，提供了一種基于聲發(fā)射傳感器陣列的混凝土內(nèi)部缺陷檢測方法，它避開常用的超聲波法、地質(zhì)雷達法、X射線法和紅外線成像法采用的主動檢測方法導致的局限性，利用被動的聲發(fā)射無損檢測技術(shù)，通過聲發(fā)射檢測儀依次對混凝土板內(nèi)部缺陷的聲發(fā)射信號進行傳播速度、波長計算，利用波束形成技術(shù)對聲發(fā)射信號進行方位估計，最后用雙六角型聲發(fā)射陣列對混凝土內(nèi)部缺陷進行定位。基于聲發(fā)射檢測技術(shù)及陣列波束形成技術(shù)，整個混凝土內(nèi)部缺陷定位過程簡單快速，定位精度高，可以對大型混凝土結(jié)構(gòu)實現(xiàn)實時動態(tài)檢測，在結(jié)構(gòu)的診斷、保養(yǎng)和維護方面起到了重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于聲發(fā)射技術(shù)判別預應力混凝土梁結(jié)構(gòu)損傷類型的系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

基于聲發(fā)射技術(shù)判別預應力混凝土梁結(jié)構(gòu)損傷類型的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采集聲發(fā)射信號；

（2）對時間參數(shù)設置濾值，做出振幅—振鈴計數(shù)相關圖、振幅—撞擊數(shù)相關圖、振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)—累積撞擊數(shù)相關圖；

（3）判斷步驟（2）中所述的振幅—振鈴計數(shù)相關圖、振幅—撞擊數(shù)相關圖中的振幅分布范圍、峰值振幅是否相同，并且判斷振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)—累積撞擊數(shù)相關圖中累積撞擊數(shù)峰值對應的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)與該時段內(nèi)總的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)是否相同；若二者均相同，進行步驟（6）；否則進行步驟（4）；

（4）對比時間參數(shù)相關性更高的參數(shù)進行濾值，做出振幅—振鈴計數(shù)相關圖、振幅—撞擊數(shù)相關圖、振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)—累積撞擊數(shù)相關圖；

（5）判斷步驟（4）中所述的振幅—振鈴計數(shù)相關圖、振幅—撞擊數(shù)相關圖中振幅分布特征是否相同，且判斷振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)—累積撞擊數(shù)相關圖中累積撞擊數(shù)峰值對應的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)與該時段內(nèi)總的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)是否相等；若均相同，且遺漏撞擊數(shù)小于總撞擊數(shù)的10%；則進行步驟（6）；否則重復步驟（2）；

（6）確定步驟（2）所述時間參數(shù)濾值表示的時段內(nèi)的聲發(fā)射信號的振幅分布范圍、累積撞擊數(shù)峰值對應的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)，對能量最大的信號進行傅里葉變換得到波形的時頻分布特征，確定頻率的分布范圍；

（7）根據(jù)步驟（6）所得的振幅分布范圍、頻率的分布范圍、累積撞擊數(shù)峰值對應的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)以及損傷類型判定標準將損傷程度進行歸類，得出損傷類型。

優(yōu)選地，所述步驟（7）損傷類型判定標準為：

聲發(fā)射信號的振幅小于50dB、頻率分布為0-100kHz、0≤累積撞擊數(shù)峰值對應的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)≤2.2，為微裂縫階段；

聲發(fā)射信號的振幅為50-61dB、頻率分布為30-150kHz、2.2＜累積撞擊數(shù)峰值對應的振鈴計數(shù)/撞擊數(shù)≤15，為粘著裂縫階段；