一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法技术

本发明专利技术提供了一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法，包括：通过发射器在待检测混凝土构件的一侧发射检测声波；检测声波经过待检测混凝土构件从另一侧输出；利用接收器在待检测混凝土构件的另一侧接收检测声波，得到观测声波；将观测声波通过傅里叶变换得到观测声波的幅值谱和相位谱；针对观测声波的幅值谱和相位谱进行分析确定待检测混凝土构件的应力变化，得到混凝土构件应力检测结果。本发明专利技术用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力，通过傅里叶变换得到接受波的幅值谱和相位谱，根据幅值谱和相位谱确定应力的变化，既可以保证尾波对应力效应的放大效应，又可以通过傅里叶变换通过确定主频的方式排除噪音频率对测试结果的影响。频率对测试结果的影响。频率对测试结果的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法


[0001]本专利技术涉及超声波无损检测
，特别涉及一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法。

技术介绍

[0002]结构应力是评定是反映整个结构状况重要的指标之一。在工程结构设计及结构安全评价体系中，应力作为控制结构设计和评价的重要指标之一。构件实际应力的检测有较大的市场需求。超声检测混凝土应力的方法主要基于声弹性理论利用超声波进行检测，但是目前已有检测方法中与直达波相关的声学参数受噪音干扰较小但对应力的变化不够敏感，与尾波相关的声学参数对应力有较好的敏感性但容易受到“噪音干扰波”的影响，测试结果的稳定性较差。因此，本专利技术提出了一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法，通过傅里叶变换得到接受波的幅值谱和相位谱，根据幅值谱和相位谱确定应力的变化，既可以保证尾波对应力效应的放大效应，又可以通过傅里叶变换通过确定主频的方式排除噪音频率对测试结果的影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法，包括：
[0005]通过发射器在待检测混凝土构件的一侧发射检测声波；
[0006]所述检测声波经过所述待检测混凝土构件从另一侧输出；
[0007]利用接收器在所述待检测混凝土构件的另一侧接收所述检测声波，得到观测声波；
[0008]将所述观测声波通过傅里叶变换得到所述观测声波的幅值谱和相位谱；
[0009]针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析确定所述待检测混凝土构件的应力变化，得到混凝土构件应力检测结果。
[0010]进一步地，通过发射器在待检测混凝土构件的一侧发射检测声波时，所述发射器在发射相同的检测声波时，在相同的发射条件下进行发射。
[0011]进一步地，将所述观测声波通过傅里叶变换得到所述观测声波的幅值谱和相位谱时，在所述接收器接收到的观测声波中选择一段时间范围对应的观测声波时域信号作为目标对象；针对所述目标对象作傅里叶变换，通过所述傅里叶变换求出所述目标对象的幅值谱及相位谱；其中，在选择一段时间范围时，将所述接收器接收到所述观测声波的初始时刻作为所述时间范围的起点时刻，而所述时间范围的截止时刻则是在所述接收器接收所述观测声波的时间戳上选取的一个时刻，并且所述时间范围的起点时刻与所述时间范围的截止时刻不相同。
[0012]进一步地，针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析确定所述待检测混凝土构件的应力变化，包括：
[0013]针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析，确定所述观测声波的相位变化数据；
[0014]分析所述检测声波在所述待检测混凝土构件中的传输路径，并确定所述传输路径的直线距离；
[0015]将所述观测声波的相位变化数据和所述传输路径的直线距离结合所述待检测混凝土构件的性质常数确定所述待检测混凝土构件的应力变化数据，其中，所述待检测混凝土构件的应力变化数据与所述观测声波的相位变化数据以及所述待检测混凝土构件的性质常数分别成正相关，与所述传输路径的直线距离成负相关。
[0016]进一步地，针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析，确定所述观测声波的相位变化数据，包括：
[0017]在所述观测声波的幅值谱中寻找幅值取最大值时对应的频率值确定为所述观测声波的接收波主频；
[0018]针对所述观测声波的接收波主频在不同应力状态下分别确定所述接收波主频相位值；
[0019]将所述接收波主频相位值进行差值比较得到所述观测声波的相位变化数据。
[0020]进一步地，所述待检测混凝土构件的性质常数在获取时包括：
[0021]根据所述待检测混凝土构件制取一个与所述待检测混凝土构件的材质相同的立方体作为标准试件；
[0022]针对所述标准试件通过测量获取所述标准试件的横截面积、所述标准试件的上表面施加的均布力、所述标准试件的下表面施加的均布力和所述标准试件中声波传输距离；
[0023]根据所述标准试件的横截面积、所述标准试件的上表面施加的均布力以及所述标准试件的下表面施加的均布力通过构件内部应力计算公式确定所述标准试件的内部应力，获得多种应力状态；
[0024]在所述多种应力状态下得到多个主频相位值；
[0025]根据所述多个主频相位值、多种应力状态以及所述标准试件中声波传输距离通过计算得到所述待检测混凝土构件的性质常数。
[0026]进一步地，所述混凝土构件应力检测结果是根据所述待检测混凝土构件的应力变化确定的，而且所述混凝土构件应力检测结果中呈现的是模糊评价结果，其中，所述模糊评价结果是根据所述待检测混凝土构件的应力变化参照应力变化与模糊评价结果之间的映射关系确定模糊评价结果的。
[0027]进一步地，所述接收器的位置在所述待检测混凝土构件的另一侧接收所述检测声波时，在所述接收器首次接收所述检测声波的位置确定后一直保持不变，直至所述发射器发射的检测声波发生变化时才能变动所述接收器的位置。
[0028]进一步地，所述发射器在发射检测声波时包括：对超声波振子参数进行设置和对发射条件进行设置；所述超声波振子参数包括：超声波振子的密度、弹性常数矩阵、压电矩阵以及介电矩阵中的一种或者组合，所述发射条件包括：检测声波的发射位置、进入所述待检测混凝土构件的角度和发射频率；在发射检测声波时还针对所述超声波振子参数和对发
射条件的设置状态进行临时缓存，当再次发射相同的检测声波时，所述发射器直接调取临时缓存的与所述检测声波对应的超声波振子参数和对发射条件的设置状态的信息进行检测声波发射。
[0029]进一步地，所述接收器包括：接收探头、固定模块、信号处理模块、主控模块和显示模块；
[0030]所述固定模块连接在所述接收探头上，用于针对所述接收探头进行位置固定；
[0031]所述接收探头还与所述信号处理模块连接，用于接收经过所述待检测混凝土构件的检测声波，获得接收信号，并将所述接收信号传输至所述信号处理模块；
[0032]所述信号处理模块与所述主控模块连接，用于根据所述主控模块设置的信号处理方法针对所述接收信号进行信号处理与信号转换，得到观测声波；
[0033]所述主控模块还与所述显示模块连接，用于设置所述信号处理模块的信号处理方法以及根据需要进行显示控制；
[0034]所述显示模块，用于根据所述主控模块中的显示控制将待显示信息呈现出来。
[0035]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0036]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用超声幅值谱和相位谱检测混凝土构件应力的方法，其特征在于，包括：通过发射器在待检测混凝土构件的一侧发射检测声波；所述检测声波经过所述待检测混凝土构件从另一侧输出；利用接收器在所述待检测混凝土构件的另一侧接收所述检测声波，得到观测声波；将所述观测声波通过傅里叶变换得到所述观测声波的幅值谱和相位谱；针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析确定所述待检测混凝土构件的应力变化，得到混凝土构件应力检测结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过发射器在待检测混凝土构件的一侧发射检测声波时，所述发射器在发射相同的检测声波时，在相同的发射条件下进行发射。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述观测声波通过傅里叶变换得到所述观测声波的幅值谱和相位谱时，在所述接收器接收到的观测声波中选择一段时间范围对应的观测声波时域信号作为目标对象；针对所述目标对象作傅里叶变换，通过所述傅里叶变换求出所述目标对象的幅值谱及相位谱；其中，在选择一段时间范围时，将所述接收器接收到所述观测声波的初始时刻作为所述时间范围的起点时刻，而所述时间范围的截止时刻则是在所述接收器接收所述观测声波的时间戳上选取的一个时刻，并且所述时间范围的起点时刻与所述时间范围的截止时刻不相同。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析确定所述待检测混凝土构件的应力变化，包括：针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析，确定所述观测声波的相位变化数据；分析所述检测声波在所述待检测混凝土构件中的传输路径，并确定所述传输路径的直线距离；将所述观测声波的相位变化数据和所述传输路径的直线距离结合所述待检测混凝土构件的性质常数确定所述待检测混凝土构件的应力变化数据，其中，所述待检测混凝土构件的应力变化数据与所述观测声波的相位变化数据以及所述待检测混凝土构件的性质常数分别成正相关，与所述传输路径的直线距离成负相关。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对所述观测声波的幅值谱和相位谱进行分析，确定所述观测声波的相位变化数据，包括：在所述观测声波的幅值谱中寻找最大幅值处对应的频率值，确定所述观测声波的接收波主频；针对所述观测声波的接收波分别确定在不同应力状态下分别确定所述接收波主频相位值；将所述接收波主频相位值进行差值比较得到所述观测声波的相位变化数据。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待检测混凝土构件的性质常数在获取时包括：根据所述待检测混凝土构件制取一个与所述待检测混凝土构件的材质相同的立方体作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑康琳，王陶，樊平，李萍，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：