一种双声道超声波缺陷定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双声道超声波缺陷定位方法及其系统，其系统包括双声道超声波信号发射电路和双路回波信号接收电路；其方法通过利用对测法和斜测法不同组合方式分别对检测物质进行检测，两个超声波检测法形成的检测路线在同一平面内是非平行的，通过两路回波信号接收端接收到的信号，提取缺陷特征，通过分析缺陷特征，找出缺陷信号所对应的两路检测路线，根据检测路线的交点定位缺陷位置。本发明专利技术成本较低，硬件电路简单，设计合理，操作简便，可实现缺陷的精确定位。现缺陷的精确定位。现缺陷的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种双声道超声波缺陷定位方法及系统


[0001]本专利技术属于现代工程无损检测
，具体涉及一种超声波对建筑混凝土、房梁缺陷的定位方法及系统。

技术介绍

[0002]混凝土是现代工程建筑中最主要的结构材料之一。一般地，对于混凝土建筑物的评估与验收，主要是对结构混凝土建筑进行质量检测。而混凝土建筑的质量评估主要是根据混凝土的强度和缺陷这两项指标开展检测。混凝土缺陷是指破坏混凝土的连续性和完整性，并在一定程度上降低混凝土的强度和耐久性的不密实区、空洞、裂缝和夹泥杂物等。在实际施工过程中，由于混凝土试块大部分是在室内养护，无法代表现场施工的混凝土质量，实际施工现场的混凝土也很难做到全面养护。传统混凝土检测主要依靠质检人员的经验判断对混凝土实施局部小范围破坏性抽检实验，这样无法保障整体质量检测的精确性和全局性。
[0003]无损检测技术主要是利用检测设备科学快速地获取缺陷信息，所以具备自动化、智能化的特征。无损检测技术能在不损伤工程的前提下快速测取相关参数，保证其质量和性能状况。建筑工程检测中经常用到的无损检测技术主要有红外线、超声波、磁粉无损等。
[0004]本专利技术中使用的超声波检测技术的工作原理是通过频率高的电振荡高压电晶体，使得电晶体压电效应形成机械振动，并将电波发出。超声波频率由高频电振荡频率决定，会伴随高频振动频率的改变而改变。当振动频率超过20000Hz时，每一秒振动的频率就很高，达到人耳无法听到的频率，这种声波就是超声波。超声脉冲以超过20000Hz的频率成功穿透建筑工程混凝土结构，检测混凝土结构的性能正常与否。超声波具有良好的方向性和穿透性，特别是在混凝土质量检测中，能够快速、精确并且无损地检测、诊断和评估混凝土材料，保证了混凝土检测对象的完整性，因此被广泛应用于房屋、道路和桥梁等众多领域的安全检测和评估中。
[0005]在目前大多数应用于建筑混凝土、房梁的超声波无损检测装置，在实际检测中，仅能检测到被测物质的某个检测点的检测范围内是否存在缺陷，而无法精确到这个检测范围内出现缺陷的具体位置。在工程实践中，由于检测到的缺陷无法准确定位，往往需要将出现缺陷的范围整体切除、更换，造成不必要的成本损失。如果使用传统的缺陷定位装置，也会使工程投入成本增加，并且此类装置并不能广泛应用于不同场景下。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术所存在的技术缺陷，本专利技术提供一种双声道超声波缺陷定位的方法及其系统，可实现对缺陷的精确定位。
[0007]本专利技术解决其技术问题所使用的技术方案如下：
[0008]一种双声道超声波缺陷定位系统，包括双声道超声波信号发射电路，双路回波信号接收电路，其中，双声道超声波信号发射电路用于分时发射两路相同的超声波信号到被
测物质的检测平面上，且所述两路相同的超声波信号在所述被测物质内部形成的检测路线之间存在交点，所述双路回波信号接收电路接收两路回波信号，并对所述回波信号进行放大、消除异常信号和噪声处理，然后将处理后的回波信号转换成数字信号进行存储，将存储的数字信号传送到上位机，由上位机分析该经过双路回波信号接收电路处理过的回波信号，从回波信号中提取缺陷特征，将两路检测路线均被检测出缺陷的情况下，通过两路检测路线的交点位置判断出被测物质的缺陷位置，得到检测结果。
[0009]优选的，所述双声道超声波信号发射电路包括：主控芯片、第一驱动模块和第二驱动模块、第一脉冲产生模块和第二脉冲产生模块，以及第一换能器和第二换能器，其中：
[0010]所述主控芯片用于分别向第一驱动模块和第二驱动模块输出对应的控制信号和频率信号，所述频率信号为产生超声波信号的频率，所述控制信号用以让对应的驱动模块使能，并控制后续的两路超声波信号分时发射；
[0011]所述第一驱动模块和第二驱动模块，在接收频率信号和对应于该路驱动电路的控制信号之后，产生两路驱动信号，分别输出给第一脉冲产生模块和第二脉冲产生模块；
[0012]所述第一脉冲产生模块和第二脉冲产生模块，在对应驱动信号的驱动下，产生2路对应频率的脉冲信号，分别输出给第一换能器和第二换能器；
[0013]所述第一换能器和第二换能器，各自将接收到的脉冲信号转换成对应频率的超声波信号并进行发射。
[0014]优选的，所述双路回波信号接收电路包括：
[0015]第一回波信号接收端和第二回波信号接收端，用来接收两个分时的回波信号；
[0016]第一放大电路和第二放大电路，对接收到的回波信号进行放大处理，两个放大电路的放大倍数可调并且两个放大电路的放大倍数也不一样，以满足两个不同大小的回波信号；
[0017]模拟开关，用以让所述第一回波信号接收端和所述第二回波信号接收端只接收各自对应的回波信号；
[0018]滤波电路，用以滤除回波信号的噪声；
[0019]AD转换器，用以回波信号转换成数字信号；
[0020]FPGA芯片，读取和存储所述数字信号，将数字信号传输至上位机；
[0021]上位机，用于对接收的信号进行处理、分析，判断是否存在缺陷。
[0022]优选的，所述放大电路在放大回波信号接收端的回波信号前，还需要进行阻抗匹配，第一放大电路和第二放大电路输入阻抗需要远远大于第一回波信号接收端和第二回波信号接收端的输出阻抗。
[0023]优选的，所述模拟开关为双输入单输出的单刀双掷开关，通过所述单刀双掷开关选择对应回波信号的接收装置。
[0024]本专利技术同时还提出一种双声道超声波缺陷定位方法，所述双声道超声波缺陷定位方法包括步骤：
[0025]S1、选取待测物质的第一待测位置，在所述第一待测位置发送第一超声波信号，通过第一超声波检测法得到该第一超声波信号的第一回波信号；
[0026]S2、选取待测物质的第二待测位置，在所述第二待测位置发送第二超声波信号，通过第二超声波检测法得到该第二超声波信号的第二回波信号；
[0027]S3、同时平移所述第一待测位置和第二待测位置，保持两路回波信号在同一平面内，通过第一超声波检测法得到第二路的第一回波信号，通过第二超声波检测法得到第二路的第二回波信号；
[0028]S4、重复步骤S3，直到待测物质该平面两路回波信号路线经过所有位置，通过绘制被测物质的剖面图，寻找两条检测路线的交点，得到在该剖面平面中交点位置的定位坐标；
[0029]S5、重复上述步骤S1-S4，直到将该待测物质的所有位置的定位坐标被标记，将待测物质所有检测路线得到的回波信号进行分析处理，提取缺陷特征进行分析，找出缺陷信号对应的两条检测路线；
[0030]其中第一超声波检测法和第二超声波检测法可以是对测法和斜测法中的任意组合。
[0031]优选的，所述步骤S4，在获取到两路非平行的检测信号，还需要对两路信号进行放大和消除异常数据、消除噪声。
[0032]优选的，所述待测物质至少拥有四个可检测的平面时，所述第一待测位置和第二待测位置选在两个相邻的平面上，所述第一超声波检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双声道超声波缺陷定位系统，包括双声道超声波信号发射电路，双路回波信号接收电路，其特征在于，双声道超声波信号发射电路用于分时发射两路相同的超声波信号到被测物质的检测平面上，且所述两路相同的超声波信号在所述被测物质内部形成的检测路线之间存在交点，所述双路回波信号接收电路接收两路回波信号，并对所述回波信号进行放大、消除异常信号和噪声处理，然后将处理后的回波信号转换成数字信号进行存储，将采集完的所有检测路线信号进行分析，从回波信号中提取缺陷特征，分析缺陷特征，找出缺陷信号，得到缺陷对应的两路检测路线，通过两路检测路线的交点位置判断出被测物质的缺陷位置，得到检测结果。2.如权利要求1所述的双声道超声波缺陷定位系统，其特征在于，所述双声道超声波信号发射电路包括：主控芯片、第一驱动模块和第二驱动模块、第一脉冲产生模块和第二脉冲产生模块，以及第一换能器和第二换能器，其中：所述主控芯片用于分别向第一驱动模块和第二驱动模块输出对应的控制信号和频率信号，所述频率信号为产生超声波信号的频率，所述控制信号用以让对应的驱动模块使能，并控制后续的两路超声波信号分时发射；所述第一驱动模块和第二驱动模块，在接收频率信号和对应于该路驱动电路的控制信号之后，产生两路驱动信号，分别输出给第一脉冲产生模块和第二脉冲产生模块；所述第一脉冲产生模块和第二脉冲产生模块，在对应驱动信号的驱动下，产生2路对应频率的脉冲信号，分别输出给第一换能器和第二换能器；所述第一换能器和第二换能器，各自将接收到的脉冲信号转换成对应频率的超声波信号并进行发射。3.如权利要求1所述的双声道超声波缺陷定位系统，其特征在于，所述双路回波信号接收电路包括：第一回波信号接收端和第二回波信号接收端，用来接收两个分时的回波信号；第一放大电路和第二放大电路，对接收到的回波信号进行放大处理，两个放大电路的放大倍数可调并且两个放大电路的放大倍数也不一样，以满足两个不同大小的回波信号；模拟开关，用以让所述第一回波信号接收端和所述第二回波信号接收端只接收各自对应的回波信号；滤波电路，用以滤除回波信号的噪声；AD转换器，用以回波信号转换成数字信号；FPGA芯片，读取和存储所述数字信号，将数字信号传输至上位机；上位机，用于对接收的信号进行处理、分析，判断是否存在缺陷。4.如权利要求3所述的双声道超声波缺陷定位系统，其特征在于，所述放大电路在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵进慧，巴鹏晖，王逸凡，胡天宇，
申请(专利权)人：杭州道森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：