本实用新型专利技术具体涉及用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置，包括用于向混凝土构件表面的激励点发射激光束并激发出超声波的激光激励组件，信号采集端朝向混凝土构件表面的采集点且能够采集超声波信号的信号传输组件；以及用于带动所述激光激励组件移动或转动的第一动作平台和用于带动所述信号传输组件移动或转动的第二动作平台；所述激光激励组件设置于所述第一动作平台的动作端上；所述信号传输组件设置于所述第二动作平台的动作端上，且所述第二动作平台设置于所述第一动作平台的动作端上。本实用新型专利技术中的超声波收发装置能够在混凝土构件表面的不同方位产生超声波且能够对应采集超声波信号，并能够辅助确定激励点和采集点距离。励点和采集点距离。励点和采集点距离。
【技术实现步骤摘要】
用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置
[0001]本技术涉及混凝土应力测量
，具体涉及用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置。
技术介绍
[0002]混凝土是土木工程中采用的主要材料，具备材料易于获取、价格低廉、可塑性强、易于施工等优点。混凝土的性能会因结构服役时间、外部环境以及各类荷载的作用而产生改变，导致混凝土结构开裂、承载能力降低，甚至破坏，造成严重的人身财产损失。为了保证混凝土结构的工作性能，需要对混凝土的状态进行评估。现有的混凝土评估主要包括混凝土力学性能，缺陷和混凝土应力等，其中混凝土应力能够直观的反应混凝土结构的安全性。
[0003]绝对应力可表明结构目前所处的应力水平、应力的安全储备等指标，是判断桥梁安全状态的重要指标之一（绝对应力：也称为工作应力或持久应力，是指各种荷载、变形及约束作用在结构上产生的实际应力总和，其中，荷载包括结构自重、车辆及风荷载、雪载荷等；变形及约束作用是指温度、位移、变形、基础不均匀沉降等因素），因此在应变监测中对绝对应力的监测非常重要。但在现有技术中对绝对应力的监测通常是通过应力释放法（通过在混凝土构件上局部破损，测试破损前后的应力变化，再乘以弹性模量得到结构的工作应力，根据破损方法的不同主要有环孔法及钻孔法），而在此过程中，由于实际结构的混凝土弹性模量难以估计，影响应力值的计算；切割时混凝土温度升高，应变测量值会受到温度的影响，使混凝土绝对应力的监测精度并不理想。基于上述原因，现有技术中对于已经运营的混凝土桥梁，绝对应力的测定还没有得到有效的解决方案。
[0004]申请人想到设计一种全新的混凝土绝对应力测量方法，其在混凝土构件表面设置采集点，并围绕采集点设置多个激励点；然后通过非接触式的方式在混凝土构件表面不同方位的激励点激发超声波，并在采集点采集超声波信号；测量终端根据激励点和采集点之间的距离和超声波信号传播速度计算各个激励点的超声波波速；最后通过“声弹性效应”计算得到绝对应力，即能够实现绝对应力的无损测量。然而，想要通过上述方法测量混凝土表面的绝对应力，其首要解决的技术问题就是如何设计一种能够在混凝土构件表面的不同方位产生超声波且能够对应采集超声波信号，并能够确定激励点和采集点之间距离的超声波收发装置。因此，如何设计一种用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置成了急需解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]针对上述现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是：如何提供一种用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置，以能够在混凝土构件表面不同方位的激励点产生超声波且能够对应采集超声波信号，并能够辅助确定激励点和采集点之间的距离，从而能够辅助实现混凝土表面绝对应力的无损测量。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术采用了如下的技术方案：
[0007]用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置，包括用于向混凝土构件表面的激励点发射激光束并激发出超声波的激光激励组件，信号采集端朝向混凝土构件表面的采集点并能够采集超声波信号且信号输出端与设置的测量终端数据传输连接的信号传输组件；以及用于带动所述激光激励组件移动或转动的第一动作平台，和用于带动所述信号传输组件移动或转动的第二动作平台；所述第一动作平台和所述第二动作平台均受控于所述测量终端；所述激光激励组件设置于所述第一动作平台的动作端上；所述信号传输组件设置于所述第二动作平台的动作端上，且所述第二动作平台设置于所述第一动作平台的动作端上位于所述激光激励组件旁侧的位置。
[0008]优选的，所述激光激励组件包括发射端朝向混凝土构件且能够发射激光束的脉冲激光器，设置于所述脉冲激光器和混凝土构件之间且入射端正对所述脉冲激光器发射端的全反射镜，以及设置于所述全反射镜和混凝土构件之间且入射端正对所述全反射镜的出射端、出射端朝向混凝土构件激励点的聚焦透镜；所述聚焦透镜能够在接收到激光束后通过融蚀机制激发出超声波。
[0009]优选的，所述第一动作平台包括第一骨架，间隔布置于所述第一骨架上方且用于安装所述激光激励组件的第一安装板，以及设置于所述第一骨架和所述第一安装板之间且用于带动所述第一安装板在所述第一骨架上做水平面移动和立面转动的第一驱动电机；所述第一安装板作为所述第一动作平台的动作端；所述第一驱动电机受控于测量终端。
[0010]优选的，所述第一动作平台还包括设置于所述第一骨架和所述第一驱动电机之间的第一刻度尺。
[0011]优选的，所述第二动作平台包括设置于所述第一安装板上位于所述激光激励组件旁侧的第二骨架，间隔布置于所述第二骨架上方且用于安装所述信号传输组件的第二安装板，以及设置于所述第二骨架和所述第二安装板之间且用于带动所述第二安装板在所述第二骨架上做水平面移动和立面转动的第二驱动电机；所述第二安装板作为所述第二动作平台的动作端；所述第二驱动电机受控于测量终端。
[0012]优选的，所述第二动作平台还包括设置于所述第二骨架和所述第二驱动电机之间的第二刻度尺。
[0013]优选的，所述信号传输组件包括信号采集端朝向混凝土构件的采集点且能够采集超声波信号的激光拾振器，以及信号输入端与所述激光拾振器数据传输连接且信号输出端与测量终端数据传输连接的A/D采集器。
[0014]优选的，超声波收发装置还包括设置于所述第二动作平台的动作端上且信号输入端与所述激光拾振器信号输入连接的示波器；所述示波器受控于测量终端。
[0015]本技术中的超声波收发装置具有如下有益效果：
[0016]1、本方案中，激光激励组件能够向混凝土构件表面的激励点发射激光束并通过激光束激发出超声波，即能够有效的在混凝土构件表面激发出超声波，同时能够通过第一动作平台调整激光激励组件的超声波激发位置，使其能够在混凝土构件表面的不同方位产生超声波。
[0017]2、本方案中，信号传输组件能够采集混凝土构件表面的超声波信号并将其发送至测量终端，即能够有效的采集和发送混凝土构件表面的超声波信号，同时能够通过第二动作平台调整信号传输组件的采集位置，使其能够更好、更准确的采集超声波信号，从而能够
辅助混凝土表面绝对应力的测量。
[0018]3、本方案中，能够根据第一动作平台和第二动作平台移动、转动后的位置偏差确定激励点和采集点之间的距离，从而能够辅助计算超声波波速，并保证混凝土表面绝对应力的测量效果。
附图说明
[0019]为了使技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述，其中：
[0020]图1为实施例中超声波收发装置的结构示意图；
[0021]图2为实施例中超声波收发装置的工作原理示意图。
[0022]说明书附图中的附图标记包括：第一动作平台1、第一安装板11、第一驱动电机12、第一骨架13、第一刻度尺14、第二动作平台2、第二安装板21、第二驱动电机22、第二骨架23、第二刻度尺24、聚焦透镜3、全反射镜4。
具体实施方式
[0023本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置，其特征在于，包括用于向混凝土构件表面的激励点发射激光束并激发出超声波的激光激励组件，信号采集端朝向混凝土构件表面的采集点并能够采集超声波信号且信号输出端与设置的测量终端数据传输连接的信号传输组件；以及用于带动所述激光激励组件移动或转动的第一动作平台，和用于带动所述信号传输组件移动或转动的第二动作平台；所述第一动作平台和所述第二动作平台均受控于所述测量终端；所述激光激励组件设置于所述第一动作平台的动作端上；所述信号传输组件设置于所述第二动作平台的动作端上，且所述第二动作平台设置于所述第一动作平台的动作端上位于所述激光激励组件旁侧的位置。2.如权利要求1所述的用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置，其特征在于：所述激光激励组件包括发射端朝向混凝土构件且能够发射激光束的脉冲激光器，设置于所述脉冲激光器和混凝土构件之间且入射端正对所述脉冲激光器发射端的全反射镜，以及设置于所述全反射镜和混凝土构件之间且入射端正对所述全反射镜的出射端、出射端朝向混凝土构件激励点的聚焦透镜；所述聚焦透镜能够在接收到激光束后通过融蚀机制激发出超声波。3.如权利要求1所述的用于混凝土表面绝对应力测量的超声波收发装置，其特征在于：所述第一动作平台包括第一骨架，间隔布置于所述第一骨架上方且用于安装所述激光激励组件的第一安装板，以及设置于所述第一骨架和所述第一安装板之间且用于带动所述第一安装板在所述第一骨架上做水平面移动和立面转动的第一驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：张森华，周建庭，王瑰玫，张向和，廖棱，张洪，杨宏，赵瑞强，童凯，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。