一种水下桥墩体内损伤检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107340334A(43)申请公布日2017.11.10(21)申请号201710598558.8(22)申请日2017.07.21(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号(72)发明人郑慧峰蒋剑王月兵赵鹏郭世旭曹永刚呼刘晨(74)专利代理机构杭州奥创知识产权代理有限公司33272代理人王佳健(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种水下桥墩体内损伤检测方法(57)摘要本发明涉及一种水下桥墩体内损伤检测方法。本发明是将环形超声换能器阵列装载在桥墩上，通过PC机控制环形阵列中换能器对水下桥墩某截面进行扫描，以获取收发点之间的时延数据，依据傅里叶中心切片定理，通过算法对扫描截面进行成像显示，以判断损伤情况。本发明利用超声波技术，对水下桥墩进行全方位扫描，检测无盲区，三维成像结果准确清晰；检测系统搭建简单，环境适应性强，更具有探知桥墩内部损伤情况的独到之处。CN107340334ACN107340334A权利要求书1/1页1.一种水下桥墩体内损伤检测方法，是将环形超声换能器阵列装载在桥墩上，通过PC机控制环形阵列中换能器对水下桥墩某截面进行扫描，以获取收发点之间的时延数据，依据傅里叶中心切片定理，通过算法对扫描截面进行成像显示，以判断损伤情况，其特征在于：通过信号发生器发射超声波信号，经过功率放大器，信号被放大后驱动发射换能器工作，同时信号发生器的同步信号接到数据采集卡的一个通道，PC机存储其整个波形；接收换能器获取信号后经前置放大器滤波放大处理，再接至数据采集卡的另一通道，PC机同样存储其整个波形，该波形携带了桥墩的特征信息，计算上述两波形之间的时间差，可得投影数据；将获得的投影数据进行一维傅里叶变换，得到频域上的信号；依据傅里叶中心切片定理，反变换得到原始图像；对原始图像的灰度图像求解质心，从而确定缺陷位置；完成某一截面的扫描成像后，以同样的方式可以扫描下一个截面，进而对水下桥墩体进行三维成像，内部结构清晰可见，从而判断桥墩体内结构损伤情况；所述的投影数据采用以下方式获取：发射信号为一个正弦填充脉冲信号，将其波谷作为计算投影数据的起点；接收信号受声波的散射影响较大，其第一个波谷才是起振信号的波谷；取噪声段信号的最大波谷值作为阈值，接收信号的第一个波谷点通过PC机检测并标记出来，投影数据则为两个波谷之间的时间差值。2.根据权利要求1所述的一种水下桥墩体内损伤检测方法，其特征在于：所述的环形超声换能器阵列通过两个半圆形阵列紧固而成，每个半圆形阵列中等角排放若干超声换能器，整个阵列可以实现超声波一发多收的循环扫描功能。2CN107340334A说明书1/3页一种水下桥墩体内损伤检测方法技术领域[0001]本发明属于无损检测技术领域，尤其是涉及一种水下桥墩体内损伤检测方法。背景技术[0002]一般的建筑物处于地面环境，常用的无损检测技术便可以对建筑物进行探伤。但随着我国水利建设的不断发展，水下建筑物越来越多，尤其是水下桥墩，长期处于水中，不仅承受高速流水的冲刷，在各种载荷或地应力等作用下，除了会产生体外损伤以外，内部结构也会发生异常变化，存在许多安全隐患。由于水下桥墩所处环境特殊，光线弱、压强大等原因致使传统的检测技术难以检测。[0003]以往采用人工探摸、目视观察的方法，只能发现明显的表面损伤。由于水下能见度低，潜水员通过手摸无法检测狭小和内部缺陷，而且潜水员的经验或判断能力都会对结果产生影响，更重要是人身存在安全风险；采用水下电视、水下摄像甚至水下机器人的方法，成本高，工作时间长，同样难以发现内部损伤，且在检测前一般需要清理被检物表面，当水体较为浑浊或水流过大时，检测结果也不理想；还有水下磁粉检测技术或电磁场检测技术等，对测试条件要求苛刻，具有局限性，比如磁粉检测需要清理被测物表面，直至表露金属光泽，但桥墩表面基本是混凝土结构，不符合检测条件。而现有的声呐检测方法，大多只能探测体表缺陷，却无法检测出内部情况，安全隐患依然存在。发明内容[0004]本发明针对现有技术的不足，提出了一种水下桥墩体内损伤检测方法及系统。该检测方法利用超声波技术，对水下桥墩进行全方位扫描，检测无盲区，三维成像结果准确清晰；检测系统搭建简单，环境适应性强，更具有探知桥墩内部损伤情况的独到之处。[0005]本发明解决技术问题所采取的技术方案是：本发明是将环形超声换能器阵列装载在桥墩上，通过PC机控制环形阵列中换能器对水下桥墩某截面进行扫描，以获取收发点之间的时延数据，依据傅里叶中心切片定理，通过算法对扫描截面进行成像显示，以判断损伤情况，具体是：通过信号发生器发射超声波信号，经