超声导波缺陷定量检测方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种超声导波缺陷定量检测方法及其应用，其中所述缺陷定量检测方法包括：通过超声导波检测获得超声导波在锚杆的不含锚固的自由段中的传播速度；通过超声导波检测获得超声导波在锚杆的锚固密实段中的传播速度；对超声导波检测获得的返回信号通过ICEEMDAN方法进行处理，根据信号分解后得到的固有模态函数的峰值，获取锚杆不同位置及缺陷处的反射时间参数，根据所述传播速度与反射时间参数实现对缺陷的长度定量检测。本发明专利技术的检测方法高效、精确，适于广泛应用。适于广泛应用。适于广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
超声导波缺陷定量检测方法及其应用


[0001]本专利技术涉及超声导波用于质量检测的


技术介绍

[0002]锚杆是边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下工程施工中广泛采用的一种加固支护工具，锚固是锚杆中伸入支座或基础中，用以进行受力传递的部分，一般情况下，锚杆中锚固段越长，其加固支护效果越佳。
[0003]在工程应用中，锚杆质量的好坏直接关系着项目的安全，一旦出现锚杆失效现象，会对岩土结构的稳定性产生巨大威胁，随之可能产生严重的现场事故和项目的巨大损失。引起锚杆失效的原因通常有多种，如：锚杆锚固段长度不足；锚固剂与杆体和围岩未能有效粘结；因地质条件变化或者爆破、重型机械和地震力引发的冲击使得锚杆被拉断；由于围岩的横向滑动，使锚杆的应力状态由轴向拉应力变为横向剪应力，导致锚杆被剪断；由于工作环境较恶劣，如水、潮湿空气、雨水等液体渗入到锚杆，致使锚杆发生腐蚀而引起应力集中，进而使得锚杆自应力集中处断裂等等。这些原因除强大外力破坏外，主要包括锚杆自身的质量缺陷和长期工作中自小的损伤产生的质量缺陷。其中，较为常见的一种质量缺陷为脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声导波缺陷定量检测方法，其包括：通过超声导波检测获得超声导波在锚杆的不含锚固的自由段中的传播速度C
f
；通过超声导波检测获得超声导波在锚杆的锚固密实段中的传播速度C
b
；根据以下计算模型获得锚杆缺陷处的尺寸L3：其中，L表示锚杆总长度，L1为锚杆自由段长度，L
21
和L
22
分别表示锚固体上界面到缺陷上界面的锚固体长度和缺陷下界面到锚杆底部的锚固体长度，t
b
为超声导波在锚固体上界面的反射时间，t
r
为超声导波在锚杆底部的反射时间，t
g
为激发波激发时间，t
dd
为锚固缺陷下界面的超声导波反射时间，t
ud
为锚固缺陷上界面的超声导波反射时间，其中，各时间参数通过以下过程得到：分别向长度为L的不含锚固的锚杆及锚固密实的锚杆发射超声导波，分别采集返回后的超声导波信号；在所述返回后的超声导波信号产生的时间
‑
振幅谱上识别出其中激发波信号与锚杆底部的反射波包信号，其中，所述激发波信号的峰值对应的时间为激发时间；对所述返回的超声导波信号通过改进的自适应噪声完备集合经验模态分解进行分解，得到分解后的固有模态函数；根据固有模态函数的包络线的峰值点中与锚杆不同位置，及缺陷上、下界面对应的峰值点，确定不同位置及缺陷上、下界面各自对应的超声导波反射时间t；通过所述反射时间t与所述激发时间的差值获得超声导波到所述锚杆不同位置及所述缺陷上、下界面处的双程旅行时间，进而获得分别的单程传播时间；其中，所述锚杆不同位置包括锚固体上界面和锚杆底部。2.根据权利要求1所述的缺陷定量检测方法，其特征在于：所述超声导波为20
‑
100kHz的纵向超声导波。3.根据权利要求1所述的缺陷定量检测方法，其特征在于：所述固有模态函数的获得包括：在所述返回的超声导波信号中加入多组高斯白噪声，生成相应的多组新信号；对加入高斯白噪声后的信号序列进行经验模态分解，获得多个包络线均值，对所述多个包络线均值进行加总平均，得到当前阶残差；自所述返回的超声波信号中减去当前阶残差，获得当前阶固有模态函数，并对当前阶残差加入新的多组高斯白噪声，再次进行经验模态分解，获得多个新的包络线均值，对所述多个新的包络线均值进行加总平均，得到新的残差，自所述当前阶残差中减去新的残差，得到新的固有模态函数；重复以上步骤至当前阶残差的极值不超过两个，完成分解。4.根据权利要求3所述的缺陷定量检测方法，其特征在于：其中，所述新信号通过以下计算模型得到：s
i
＝s+β0E1(ω
(i)
)，i＝1，2，...，I
其中，s
i
表示该新信号，s表示所述返回的超声导波信号，ω
(i)
表示均值和单位方差分别为0和1的高斯白噪声，i表示添加的白...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊磊，韩函，朱骏，张绍和，王李昌，朱文卿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：