[發明專利]一種基于叩診聲波信號的隧道襯砌腐蝕程度檢測方法

在審

• 申請號: 202310588819.3
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116625923A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 杜佳駿;張振;劉性帥;葛世龍;馬士強;張樂昌;晏啟祥;張川;張毅峰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;山東高速工程建設集團有限公司
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N29/04;G01N29/34;G01N29/44
• 代理公司: 成都正德明志知識產權代理有限公司 51360
• 代理人: 雷正

本發明公開了一種基于叩診聲波信號的隧道襯砌腐蝕程度檢測方法，包括以下步驟：S1、構建包含不同電化學腐蝕時間對應聲波信號的樣本數據集；S2、構建神經網絡，并利用樣本數據集對其訓練；S3、將待檢測聲波信號輸入至訓練好的神經網絡，獲得對應的襯砌腐蝕時間，實現隧道襯砌腐蝕程度檢測。本發明方法能夠滿足對襯砌腐蝕時間的無損檢測，并且具有良好的經濟性、便捷的實施性以及可靠的準確性。

技術領域

本發明涉及隧道襯砌腐蝕檢測技術領域，具體涉及一種基于叩診聲波信號的隧道襯砌腐蝕程度檢測方法。

背景技術

目前所實施的腐蝕檢測通常采用基于電化學的檢測方法，該類方法可以通過測定混凝土腐蝕部位鋼筋的電信號，實現對腐蝕程度的評估，但在實施過程中由于混凝土多樣的服役環境以及混凝土體系自身電介質的復雜特性，很難對其進行精確的腐蝕程度界定；同時受限于電化學測試的試驗裝備，該方法往往需要耗費大量的人力與時間成本，降低工程的經濟性與時效性。因此，亟需開發一種針對于隧道襯砌腐蝕程度的高效無損檢測方法。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于叩診聲波信號的隧道襯砌腐蝕程度檢測方法解決了現有檢測方法不易精確界定腐蝕程度，且需要消耗大量的人力與時間成本的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于叩診聲波信號的隧道襯砌腐蝕程度檢測方法，包括以下步驟：

S1、構建包含不同電化學腐蝕時間對應聲波信號的樣本數據集；

S2、構建神經網絡，并利用樣本數據集對其訓練；

S3、將待檢測聲波信號輸入至訓練好的神經網絡，獲得對應的襯砌腐蝕時間，實現隧道襯砌腐蝕程度檢測。

進一步地，所述步驟S1具體為：

S11、使用叩診錘敲擊未進行電化學腐蝕的襯砌內壁位置，并記錄對應產生的聲波信號；

S12、設置電化學腐蝕時間間隔，并記錄對應電化學腐蝕處叩診錘敲擊對應的聲波信號；

S13、對不同電化學腐蝕時間對應采集的聲波信號添加腐蝕時間標簽，獲得樣本數據集。

進一步地，所述步驟S2中的神經網絡包括依次連接的第一卷積層、第二卷積層、第一空洞卷積層、第二空洞卷積層、第三空洞卷積層、全局平均池化層以及全連接層。

進一步地，所述第一卷積層包含32個尺寸為5×1的過濾器，步長為3，激活函數為非線性激活函數，填充方式設置為相同；

所述第二卷積層包含32個尺寸為3×1的過濾器，步長為1，激活函數為非線性激活函數，填充方式為邊緣以0填充；

所述第一空洞卷積層包括32個尺寸為3×1的過濾器，步長為1，膨脹率設置為2，填充方式設置為邊緣不填充；

所述第二空洞卷積層包括32個尺寸為3×1的過濾器，步長為1，膨脹率設置為4，填充方式設置為邊緣不填充；

所述第二空洞卷積層包括32個尺寸為3×1的過濾器，步長為1，膨脹率設置為8，填充方式設置為邊緣不填充；

所述全連接層設置有若干對應于每個電化學腐蝕間隔的全連接子單元，激活函數為歸一化指數函數。

進一步地，所述第一～第二卷積層對輸入信息進行卷積運算的表達式為：

式中，表示第一～第二卷積層激活前的輸出，表示過濾器，表示前一層的輸出，表示偏差，conv1D(.)表示一維卷積，表示激活后的輸出，f(.)表示為激活函數，l為神經網絡的當前層數，i為前一層的第i個神經元；k為當前層的第k個神經元；N為前一層第i個神經元至當前層第k個神經元的個數。