钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法技术

本发明专利技术公开一种钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，该方法包括下述步骤：步骤S1.使用非金属超声检测仪，测得构件的首波声时值；步骤S2.将所有首波声时数据输入到层析成像(CT)软件，即可得到构件的声速分布图；步骤S3.将声速分布图导入sufer软件，进一步描绘图像，得到更加直观的声速分布图，声速分布图中颜色较深的部分，即是识别到的缺陷位置。(1)本发明专利技术弥补了技术上的空缺，克服了传统超声波检测结果精度低、不直观，且无法识别缺陷位置的问题；(2)采用本发明专利技术还可使经济效益提高，其克服了传统检测方法效率低的问题，可大面积推广使用，节省人力物力。节省人力物力。节省人力物力。

【技术实现步骤摘要】
钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法


[0001]本专利技术公开一种钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，属于超声波层析成像法在工业与民用建筑结构的无损检测领域中的应用。

技术介绍

[0002]目前最常使用的检测方法是无损检测法，主要包括红外热成像法、冲击回波法、探地雷达法、射线检测法、超声波法等。超声波法通常是测量混凝土在确定厚度情况下其内部相对波速的变化，它可以用来标定混凝土的异常情况。一般情况下用于检测混凝土的频率不易太高，一般宜50000赫兹。传统的钢管混凝土密实度无损检测技术，主要是利用超声波法，在检测结果分析上，主要集中在对波速、幅值、波形等的对比上，存在数据单一、不直观、缺陷面积无法定量等问题。层析成像技术，起源于医学领域，目前在医疗检测领域得到了广泛应用，今年来逐步应用于工程检测领域，主要集中在地质勘探领域，尚无在钢管混凝土密实度检测种应用。

技术实现思路

[0003]针对上述提到的现有技术中的钢管混凝土密实度无损检测技术只能对缺陷进行定性分析，无法给出缺陷的具体位置的问题，本专利技术提供一种钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，其将超声波无损检测技术与层析成像技术结合，提出一套钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，对钢管内部混凝土的密实度进行定性、定量分析，以期指导工程实践。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，该方法包括下述步骤：
[0005]步骤S1.使用非金属超声检测仪，测得构件的首波声时值；
[0006]步骤S2.将所有首波声时数据输入到层析成像(CT)软件，即可得到构件的声速分布图；
[0007]步骤S3.将声速分布图导入sufer软件，进一步描绘图像，得到更加直观的声速分布图，声速分布图中颜色较深的部分，即是识别到的缺陷位置。
[0008]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
[0009]所述的步骤S1中测量时，设置有一个以上的发射点S和一个以上的接收点R，发射点S和接收点R统称为测点，相邻测点之间的间距距离为5cm～10cm。
[0010]所述的发射点S和接收点R位于被测量对象两个相对的面处。
[0011]所述的测点距离被测对象的边沿大于或等于1/5的测试距离。
[0012]所述的步骤S1中测量时，将发射探头置于某个发射点S上，依次将接收探头置于各个接收点R上，待全部接收点接收完毕后，以相同的方式换至下一个发射点再次发射与接收，记录每次测量的首波声时值，直至所有的发射点和接收点都测量完成。
[0013]本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术弥补了技术上的空缺，克服了传统超声波检测结
果精度低、不直观，且无法识别缺陷位置的问题；(2)采用本专利技术还可使经济效益提高，其克服了传统检测方法效率低的问题，可大面积推广使用，节省人力物力。
[0014]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。
附图说明
[0015]图1为超声波检测缺陷原理示意图。
[0016]图2为超声波在混凝土缺陷情况下的传播路径示意图。
[0017]图3为本专利技术中层析成像检测缺陷原理示意图。
[0018]图4为本专利技术中CT处理流程。
[0019]图5为本专利技术中待测量构件中心方形缺陷示意图。
[0020]图6为本专利技术中两边测试方式示意图。
[0021]图7为本专利技术中测试关系结构示意图。
[0022]图8为本专利技术中超声波测试四组缺陷的理论结果声速分布图。
[0023]图9为本专利技术声速变化规律表图。
[0024]图10为本专利技术各截面缺陷预设面积所对应的声速分界线示意图。
具体实施方式
[0025]本实施例为本专利技术优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本专利技术保护范围之内。
[0026]请结合参看附图1至附图7，本专利技术主要为一种钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，用于针对钢管混凝土密实度无损检测，该方法主要包括下述步骤：
[0027]步骤S1.使用非金属超声检测仪，测得构件的首波声时值。
[0028]由于超声波在遇到缺陷情况下会使传播路径发生改变，会致使首波声时与正常情况下发生改变，并且声波总是按照时间最短的路径来传播，首波声时法又称最短路径方法，其可用于分析钢管内部存在混凝土空洞时的传播路径，请参看附图2，当钢管内存在中心方形混凝土空洞缺陷情况下的超声波传播路径如图2所示，附图2中，S为超声波发射探头，即超声波发射点；R为接收探头，即接收点，超声波发射探头S发出的超声波会沿着附图中路径传播，直至被超声波接收探头R接收到，其中，超声波在构件中沿着路径传播时间为：
[0029][0030]公式(1)中，L为钢管外径，单位为：mm；t为管壁厚度，单位为：mm；V
s
为钢管壁声速，单位为：km/s；V
c
为混凝土声速，单位为：km/s；d为构件中间方形缺陷的边长，单位为：mm。
[0031]因钢管壁相对于钢管混凝土截面非常小，可忽略钢管壁的影响，则忽略钢管壁影响后的简化公式：
[0032][0033]公式(2)中各参数的含义与公式(1)中相同。
[0034]本专利技术通过超声波测试得到构件内部的数据并以此数据重建构件内部图像并根据此图像上声速值的差异来判读内部情况，本专利技术可以直观的观察到物体各组成成分之间的分布情况。
[0035]请参看附图7，本实施例中，在测量时，设置有一个以上的发射点(发射探头所处的点)S和一个以上的接收点(接收探头所处的点)R，发射点S和接收点R统称为测点，相邻测点之间的间距距离为5cm～10cm，一方面可保证测量的精准性，另一方面不至于浪费太多的测量资源。本实施例中，采用超声波测量主要集中于方形(包括正方形和长方形)结构，因此，发射点S和接收点R位于被测量对象(即构件)两个相对的面处，测点距离被测对象的边沿(即附图中的距离x)应大于或等于1/5的测试距离(即附图中的距离b)。
[0036]测试时，将发射探头置于某个(任意一个)发射点S上，依次将接收探头置于各个接收点R上，待全部接收点接收完毕后，以相同的方式换至下一个发射点再次发射与接收，记录每次测量的首波声时值，只至所有的发射点和接收点都测量完成。本专利技术中将其称为超声波层析成像，传统的超声波仅是一点对应一点测试，而本专利技术中的超声波层析成像是对构件截面进行扫描式采集数据，定性上的指标以声速分布图的声速平均值及声速最低值为判读方式。
[0037]步骤S2.将所有首波声时数据输入到层析成像(CT)软件，即可得到构件的声速分布图。
[0038]对于截面中心缺陷可从声速分布图上清晰的识别出缺陷的位置。
[0039]步骤S3.将声速分布图导入sufer软件，进一步描绘图像，得到更加直观的声速分布图，声速分布图中颜色较深的部分，是由中间空洞缺陷造成的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：步骤S1.使用非金属超声检测仪，测得构件的首波声时值；步骤S2.将所有首波声时数据输入到层析成像(CT)软件，即可得到构件的声速分布图；步骤S3.将声速分布图导入sufer软件，进一步描绘图像，得到更加直观的声速分布图，声速分布图中颜色较深的部分，即是识别到的缺陷位置。2.根据权利要求1所述的钢管混凝土密实度超声波层析成像无损检测方法，其特征是：所述的步骤S1中测量时，设置有一个以上的发射点S和一个以上的接收点R，发射点S和接收点R统称为测点，相邻测点之间的间距距离为5cm～10cm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，查晓雄，高玉亭，邵志伟，张慧杰，赵伟涛，李翠玲，陈雅，李小月，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：