【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道无损探测，尤其涉及一种隧道接触式探测系统及其周期性冲击波激发装置。
技术介绍
1、隧道作为一种常见的且偏向选择性较强的道路连接形式，在公路、铁路等基础设施建设项目上被广泛采用。由于技术手段有限，隧道浇筑存在孔洞、浇筑不密实等问题，存在安全隐患令人担忧。加之，高速铁路列车在隧道行驶中会产生强大的气流，冲击隧道表面，加速了对混凝土结构的侵蚀速度，增加了安全事故发生的风险。
2、弹性冲击波，本质上是一种可在物体内部快速传播的振动波。弹性冲击波作为一种有效的信号载体，在无损检测、物理探伤等方面得到了广泛的应用，弹性波在待测物体或结构中传播，遇到缺陷位置后波形及传播速度均会出现不同程度的变化，从而反馈缺陷的位置、大小、类型等信息。传统的隧道检测方式为由工人使用弹性小锤敲击混凝土表面，由人耳听声识别缺陷。但该检测方法效率低下，针对隧道顶部进行探测的操作难度更大，即使是经验丰富的专业工人，也无法通过听声，准确识别缺陷的位置、大小、类型等全方面信息。专利技术一种能自动产生弹性波的装置，并配合专业的回波收集及分析装置，将有效提高隧道缺陷探测的效率及准确率。
3、公开号为cn115201335a的专利技术专利中公开了一种具有自供电功能的隧道衬砌检测用激振装置，该装置中使用电磁线圈驱动冲击头敲击待测混凝土表面产生弹性波，在敲击激振后由弹簧实现冲击头复位。公开号为kr2021061992a的专利技术专利中公开了一种气泵驱动的混凝土检测用激振装置，该装置中使用气泵驱动冲击头敲击待测混凝土表面产生弹性波，并在冲击头
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种隧道接触式探测系统及其周期性冲击波激发装置，可以产生周期性的弹性冲击波用于隧道混凝土结构的无损探测，加快隧道缺陷探测速度，确保隧道施工质量，提高隧道施工及运营安全性。为此，本专利技术采用的技术方案如下：
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，包括：
3、支架，所述支架的末端用于与隧道的待测混凝土表面接触；
4、导向衬套，所述导向衬套固定在所述支架上；
5、槌体，所述槌体活动穿设于所述导向衬套，用于敲击所述待测混凝土表面，以产生用于混凝土结构缺陷探测的周期性冲击波；
6、滑块，所述滑块可滑动地安装在所述支架上；
7、曲柄连杆传动机构，所述曲柄连杆传动机构的一端与所述滑块固定连接；以及
8、驱动电机，所述驱动电机与所述曲柄连杆传动机构的另一端固定连接，以通过所述曲柄连杆传动机构和所述滑块带动所述槌体实现周期性上下往复运动。
9、在一实施例中，所述滑块与所述槌体之间设有锁定结构，以实现所述滑块与所述槌体的锁定和分开。
10、在一实施例中，所述锁定结构包括两个楔形锁头和两个预紧弹簧，所述滑块上设有两个导向通孔，所述导向通孔的外侧安装第一可调整垫片，两个所述楔形锁头分别安装在两个所述导向通孔中，所述预紧弹簧安装在所述第一可调整垫片和所述楔形锁头之间，使得所述楔形锁头能够卡入或离开所述槌体的卡槽。
11、在一实施例中，所述装置还可包括：
12、复位块，所述复位块的上端固定安装于所述支架，下端通过复位弹簧与所述槌体的上端连接，其中，所述复位块构造成当所述槌体向上运动碰到所述复位块时，所述楔形锁头与所述槌体解锁。
13、在一实施例中，所述复位块开设有垂直方向的弹簧导向通孔和与调整螺柱配合的调整螺纹孔，所述复位弹簧安装在所述弹簧导向通孔内并在所述复位弹簧的上端固定有第二可调整垫片，所述调整螺柱的上端固定于所述支架，下端与所述第二可调整垫片抵接。
14、在一实施例中，所述卡槽包括间隔开预设距离的上下两个环形卡槽。
15、在一实施例中，所述支架包括一对立柱，所述立柱的内侧面开设有沿竖直方向延伸的导向槽，所述滑块上固设有导向销，所述导向销滑动接合于所述导向槽。
16、在一实施例中，所述曲柄连杆传动机构包括曲柄、连杆、摇臂杆、联架杆和连接块，所述曲柄一端与所述驱动电机驱动连接，另一端与所述联架杆的一端铰接，所述联架杆的另一端铰接于所述摇臂杆的第一端，所述摇臂杆的第二端与所述连杆的一端铰接，所述摇臂杆的第三端与所述支架枢接，其中，所述摇臂杆的第一端与第二端垂直并且与第三端在一直线上，所述连杆的另一端与所述连接块铰接，所述连接块与所述滑块固定连接。
17、在一实施例中，所述曲柄、所述连杆、所述摇臂杆和所述联架杆的各个长度构造成，在所述滑块的工作行程中达到所述曲柄连杆传动机构的最大传力位置时，所述连杆与所述摇臂杆垂直，且所述联架杆与所述曲柄垂直。
18、在一实施例中，所述装置包括并列布置的多套所述支架、所述曲柄连杆传动机构和所述槌体，并且多套所述曲柄连杆传动机构与同一个所述驱动电机驱动连接。
19、在一实施例中，所述驱动电机为步进电机，其最小回转速度为60r/min。
20、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种隧道接触式探测系统，其可包括如上所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置。
21、与现有技术相比，本专利技术的改进之处在于：
22、1、可实现周期性的全自动定频率敲击激振，持续性对混凝土结构施加冲击波并进行探伤，操作简便，可极大减少隧道混凝土表面探伤工作强度，减少人力物力投入，并提高隧道探伤工作的安全性。
23、2、对混凝土表面高低起伏的状况的具有较好的兼容性，可在不进行人为干预调整的情况下，实现对施工后的实际混凝土表面的持续性探测，且敲击激振仅依靠槌体的惯性触发，不引入机械噪声，确保探测信号的纯净。
24、3、除单套设备独立探伤外，还可与多套同型号设备并联使用，通过多套设备的同频率敲击，产生冲击阵列，提高探测效率，确保隧道施工及检修工作的实施进度，以最大速度确保隧道运营的安全性。
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1.一种用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述滑块与所述槌体之间设有锁定结构，以实现所述滑块与所述槌体的锁定和分开。
3.如权利要求2所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述锁定结构包括两个楔形锁头和两个预紧弹簧，所述滑块上设有两个导向通孔，所述导向通孔的外侧安装第一可调整垫片，两个所述楔形锁头分别安装在两个所述导向通孔中，所述预紧弹簧安装在所述第一可调整垫片和所述楔形锁头之间，使得所述楔形锁头能够卡入或离开所述槌体的卡槽。
4.如权利要求3所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述复位块开设有垂直方向的弹簧导向通孔和与调整螺柱配合的调整螺纹孔，所述复位弹簧安装在所述弹簧导向通孔内并在所述复位弹簧的上端固定有第二可调整垫片，所述调整螺柱的上端固定于所述支架，下端与所述第二可调整垫片抵接。
7.如权利要求2所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述支架包括一对立柱，所述立柱的内侧面开设有沿竖直方向延伸的导向槽，所述滑块上固设有导向销，所述导向销滑动接合于所述导向槽。
8.如权利要求1所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述曲柄连杆传动机构包括曲柄、连杆、摇臂杆、联架杆和连接块，所述曲柄一端与所述驱动电机驱动连接，另一端与所述联架杆的一端铰接，所述联架杆的另一端铰接于所述摇臂杆的第一端，所述摇臂杆的第二端与所述连杆的一端铰接，所述摇臂杆的第三端与所述支架枢接，其中，所述摇臂杆的第一端与第二端垂直并且与第三端在一直线上，所述连杆的另一端与所述连接块铰接，所述连接块与所述滑块固定连接。
9.如权利要求8所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述曲柄、所述连杆、所述摇臂杆和所述联架杆的各个长度构造成，在所述滑块的工作行程中达到所述曲柄连杆传动机构的最大传力位置时，所述连杆与所述摇臂杆垂直，且所述联架杆与所述曲柄垂直。
10.如权利要求1所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述装置包括并列布置的多套所述支架、所述曲柄连杆传动机构和所述槌体，并且多套所述曲柄连杆传动机构与同一个所述驱动电机驱动连接。
11.如权利要求1所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述驱动电机为步进电机，其最小回转速度为60r/min。
12.一种隧道接触式探测系统，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置。
...【技术特征摘要】
1.一种用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述滑块与所述槌体之间设有锁定结构，以实现所述滑块与所述槌体的锁定和分开。
3.如权利要求2所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述锁定结构包括两个楔形锁头和两个预紧弹簧，所述滑块上设有两个导向通孔，所述导向通孔的外侧安装第一可调整垫片，两个所述楔形锁头分别安装在两个所述导向通孔中，所述预紧弹簧安装在所述第一可调整垫片和所述楔形锁头之间，使得所述楔形锁头能够卡入或离开所述槌体的卡槽。
4.如权利要求3所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述复位块开设有垂直方向的弹簧导向通孔和与调整螺柱配合的调整螺纹孔，所述复位弹簧安装在所述弹簧导向通孔内并在所述复位弹簧的上端固定有第二可调整垫片，所述调整螺柱的上端固定于所述支架，下端与所述第二可调整垫片抵接。
6.如权利要求3所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述卡槽包括间隔开预设距离的上下两个环形卡槽。
7.如权利要求2所述的用于隧道接触式探测的周期性冲击波激发装置，其特征在于，所述支架包括一对立柱，所述立柱的内侧面开设有沿竖直方向延伸的导向槽，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤奇荣，王帅淇，马保平，王文瑞，王树卿，汪远翔，陈峰，阚宏伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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