[發明專利]水下彈性波全波場無損檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202011222107.2
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112557500B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 李松輝;熊燕;張國新;馮少孔;馮源
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

本發明提供一種水下彈性波全波場無損檢測系統，該系統包括：激發組件用于對水下的待測結構體表面施加沖擊力以激發彈性波場；力傳感器用于測量激發組件的沖擊力信息；檢測組件用于感測待測結構體表面在X、Y和Z三個方向的彈性波全波場信息，以及待測結構體表面水的壓力波場信息；數據分析模塊用于對沖擊力信息、彈性波全波場信息以及壓力波場信息進行反演分析，獲取待測結構體對應的損傷模型。本發明能夠無損地檢測水下結構體內部缺陷，其危險性小，檢測效率高。

技術領域

本發明涉及水下工程檢測領域，具體涉及一種水下彈性波全波場無損檢測系統及方法。

背景技術

我國是一個水利工程大國，不僅有三峽大壩等舉世聞名的大工程，更有千千萬萬座中小型水庫、水閘、輸水管涵和隧洞等，除此之外，還有各種港口和跨江、跨海大橋等大型基礎設施。隨著運行年限的增加，這些設施不可避免地會出現各種病害，工程檢測就像醫生對病人體檢一樣，通過對工程進行檢測，可以為工程的維修保養提供基礎數據。由于這些設施的全部或部分是建在水下，或在水下運行，因此，水下無損檢測是保障這些工程健康運行的必不可少的技術手段。

目前水下結構體的檢測主要是通過潛水員水下探摸、水下機器人拍照或者聲吶掃描等手段進行的。其中，潛水員水下探摸，是通過潛水員的觀察和觸摸了解結構體的表面狀況，危險性大，效率低；水下機器人由于受載荷限制，目前只能搭載攝影設備進行水下攝影；聲吶掃描是通過換能器向水中發射一束聲波，然后接收來自于結構體表面的反射波從而把握結構體的位置和形狀。由此可見，上述現行檢測手段一般只能提供結構體的表觀特征，無法提供結構體內部病害狀況，要想了解結構體內部狀況只能通過復雜的水下作業對結構體取芯，成本高，效率低，而且會對結構體造成損傷。因此，急需一種能夠探測到結構體內部狀況的水下無損檢測方法與設備。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決如何測量水下結構體內部缺陷的問題。本發明的一方面，提供了一種水下彈性波全波場無損檢測系統，所述系統包括：

激發組件，用于對水下的待測結構體表面施加沖擊力以激發彈性波場；

力傳感器，用于測量所述激發組件的沖擊力信息；

檢測組件，用于感測所述待測結構體表面在X、Y和Z三個方向的彈性波全波場信息，以及所述待測結構體表面水的壓力波場信息；

數據分析模塊，用于對所述沖擊力信息、彈性波全波場信息以及壓力波場信息進行反演分析，獲取所述待測結構體對應的損傷模型。

優選地，所述激發組件包括殼體、電磁式擊打裝置、安裝座、橡膠波紋管以及砧臺；

所述電磁式擊打裝置安裝于所述安裝座上，所述橡膠波紋管的一端連接所述安裝座，另一端連接所述砧臺；所述電磁式擊打裝置可擊打所述砧臺，以將所述電磁式擊打裝置的撞擊力傳至待測檢測體表面；

其中，所述殼體、安裝座、橡膠波紋管、砧臺組成一個密封空間，所述電磁式擊打裝置位于所述密封空間內。

優選地，所述殼體呈上端封閉、下端開口的筒狀；所述安裝座呈圓形并位于所述殼體內，沿所述安裝座的邊緣等間隔地設有三個支腿，相鄰兩個所述支腿之間對應的圓心角為120°；其中一個所述支腿上設有X方向標記；在初始狀態下，所述三個支腿的端部概與所述砧臺的底端齊平。

優選地，所述砧臺的底部為半球形錘頂，所述半球形錘頂內部設有水泵，所述半球形錘頂的邊緣設有進水孔，所述半球形錘頂的底部設有噴水孔，所述水泵連通所述進水孔和噴水孔。

優選地，所述檢測組件包括三分量振動傳感器和水聲換能器，所述三分量振動傳感器用于感測所述待測結構體表面在X、Y和Z三個方向的彈性波全波場信息，所述水聲換能器用于接收所述待測結構體表面水的壓力波場。

優選地，所述系統還包括橡膠隔振板，所述橡膠隔振板中心為圓孔，所述殼體安裝于所述圓孔上，且所述支腿與砧臺部分地伸出于所述圓孔；