本发明专利技术涉及一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法及系统，所述的方法包括：1)在待检测混凝土表面设置一条测线，在测线上设置n个检测点；2)以第一个检测点为中心的一条直线上设置检波器阵列，并设置弹性波激发装置；3)弹性波激发装置激发弹性波，检波器阵列采集弹性波，并通过电缆将其传送给数据记录仪；4)将检波器阵列的中点移至下一个检测点，重复步骤3)，至检测完毕；5)对数据进行波形处理，提取并显示面波的频散曲线；6)将频散曲线转换为断面图，获得混凝土内部状况；所述的系统包括依次连接的数据采集模块、数据分析模块和数据可视化处理模块。与现有技术相比，本发明专利技术具有精度好、效率高、探测深度大、成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种混凝土结构无损检测方法及检测系统，尤其是涉及一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法及系统。
技术介绍
近年来随着我国大规模基础建设的展开，工程质量事故时有发生，因此岩土工程质量检测，尤其是混凝土结构工程无损检测显得越来越重要，对检测的要求也越来越高。目前的混凝土工程结构无损检测方法主要有回弹法、雷达法、冲击回波法、P波波速法及超声波法等。回弹法是一种常用的混凝土无损检测方法，但该方法检测深度浅，只能测得混凝土表面附近的平均强度，无法反映混凝土内部状况，而且回弹值分散性大，通常需要16个以上的有效回弹数据进行平均，作业效率低；雷达法对混凝土内部缺陷可以准确定位，但受钢筋等低电阻率物质的屏蔽影响大，尤其是钢筋密度较大时难以得到钢筋背后的电磁波影像，而且雷达无法提供强度方面的信息；冲击回波法可测得结构内部缺陷及构件的厚度，但其纵向分辨率低，检测精度受结构内部的钢筋和含水量影响大；超声波对穿测试，虽然可以得到材料整体的纵波速度，但无法应用于隧洞衬砌等无法对穿测试的结构物；P波速度法通常只能测得混凝土表层的P波速度，无法探测混凝土内部结构状况。虽然上述各种混凝土无损检测法各有所长，但共同的弱点是无法检测混凝土内部深处的力学性能，难以满足我国大规模基础建设中岩土工程无损检测的要求。岩土工程的无损检测技术是一个复杂的系统工程，包括检测物理量和测量方法的选取，数据采集与数据分析以及结果的定量评价等。检测物理量和测量方法的选取不仅要考虑方法在理论上的可行性，还要考虑测量难易程度、施工条件、检测效率和成本。检测结果的定量评价除与检测设备的技术参数有关外，还与检测数据的分析方法有关，还要考虑结构物内部钢筋分布、厚度分布、围岩类别等因素，需要基于严格的理论分析和大量的现场实验。近年来表面波在软土地基勘探方面的应用研究发展很快，已被广泛应用于地质调查中。表面波又称为面波，是沿固体介质表层传播的一类弹性波，具有如下特点面波的传播速度主要取决于介质的横波速度构造，与材料的弹性模量和抗压强度等力学参数具有良好的相关性；面波沿介质表层传播时其振幅在深度方向急剧衰减，穿透深度与波长有关，波长越大，穿透深度也越大，因此，理论上，用不同波长的面波就可检测介质内部不同深度的力学性能及是否有缺陷存在；当在介质表面激发弹性波时，所产生的弹性波中面波的能量最强，振幅大，便于测量。混凝土内部结构无损检测的面波方法及系统正是基于面波的以上特性和大量的实验而专利技术的。该技术的研发为检测岩土结构材料的内部力学性能及可能存在的缺陷提供了一种精度好，效率高，快速便捷的手段，具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法及系统，通过分析面波穿透介质时的频散特性(频率与传播速度的关系)获取介质内部不同深度的力学特性，并判断介质内部是否存在缺陷，具有简单直观、精度好、效率高、探测深度大、成本低等优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法，包括如下步骤I)在待检测混凝土表面设置一条测线，在测线上设置η个检测点，n^l；2)以第一个检测点为中心的一条直线上设置检波器阵列，并在与检波器阵列的距离为D(D约为最大计划检测深度的2倍以上)的位置设置一弹性波激发装置； 3)弹性波激发装置激发弹性波，检波器阵列采集弹性波，并通过电缆将其传送给数据记录仪，每个检波器所对应的数据点为一个检波点；4)将检波器阵列的中点移至下一个检测点，重复步骤3)，直至η个检测点均检测完毕；5)对数据记录仪记录的数据进行波形处理，提取并显示数据中面波的频散曲线；6)通过反演分析将频散曲线转换为深度-横波速度曲线，根据深度-横波速度曲线获得混凝土内部状况，并将结果进行显示。所述的波形处理具体为首先对数据进行去噪处理，然后利用位置重复的检波器的数据做关联把整条测线的数据叠加在一起，形成一个能够覆盖整条测线的大型阵列数据。所述的提取面波的频散曲线具体为从第一个检波点开始，取连续的i个检波点的数据作频散分析，i > 1，并把得到的频散曲线作为这i个检波点中间位置的频散曲线；向前移动k个检波点，k^ I,即从检波点k+Ι开始取连续i个检波点的数据做频散分析，并把所得频散曲线作为检波点k+Ι k+i的中点位置的频散曲线。所述的断面图包括频率-面波速度断面图、周期-面波速度断面图或深度-横波速度断面图。所述的凝土内部状况包括弹性波速度分布、浇注缺陷、疏密分布和强度。一种基于面波的混凝土内部状况无损检测系统，包括依次连接的数据采集模块、数据分析模块和数据可视化处理模块，其中，数据采集模块包括检波器阵列、弹性波激发装置和数据记录仪，所述的检波器阵列、弹性波激发装置设在混凝土表面，所述的数据记录仪通过电缆与检波器阵列连接；数据分析模块用于对数据采集模块采集的数据进行波形处理、频散分析处理和频散曲线反演分析处理；数据可视化处理模块对数据分析模块的处理结果进行图形化显示。所述的检波器阵列由4-12个检波器分体或一体化设置而成。所述的检波器包括垂直分量检波器、水平分量检波器或多分量检波器。所述的弹性波激发装置包括锤子。所述的数据记录仪的低截频低于IOOHz,高截频高于5KHz。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点I)由于面波的穿透深度与波长有关，且面波传播速度主要由所穿透介质的横波速度决定，与弹性模量和强度等力学参数有很好的相关性，因此本专利技术通过分析面波穿透介质时的频散特性能够精确地获得介质内部不同深度的力学特性；2)本专利技术具有方法简单直观、精度好、效率高、探测深度大、成本低等特点。附图说明图1为本专利技术方法的示意图；图2为本专利技术的流程示意图；图3为采集到的实测波形示图；图4为本专利技术得到的频散曲线示意图； 图5为频率-面波速度断面图；图6为周期-面波速度断面图；图7为深度-横波速度断面图；图8为深度-抗压强度断面图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明。实施例1如图1-图2所示，一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法，包括如下步骤I)在待检测混凝土表面设置一条测线，在测线上设置η个检测点，η彡1，当η > I时，该方法可称为高密度检测法；2)以第一个检测点为中心的一条直线上设置检波器阵列，并在与检波器阵列的距离为D(D约为最大计划检测深度的2倍以上)的位置设置一弹性波激发装置；3)弹性波激发装置激发弹性波，检波器阵列采集弹性波，并通过电缆将其传送给数据记录仪，每个检波器所对应的数据点为一个检波点；4)将检波器阵列的中点移至下一个检测点，重复步骤3)，直至η个检测点均检测完毕，沿测线布置多个检测点，相邻检测点的检波器阵列有一部分相互重合；5)对数据记录仪记录的数据进行波形处理，提取并显示数据中面波的频散曲线；所述的波形处理具体为首先对数据进行去噪处理，然后利用位置重复的检波器的数据做关联把整条测线的数据叠加在一起，形成一个能够覆盖整条测线的大型阵列数据。所述的提取面波的频散曲线具体为从第一个检波点开始，取连续的i (i > 1，通常i = 4 12)个检波点的数据作频散分析，并把得到的频散曲线作为这i个检波点中间位置的频散曲线；向前移动k个检波点，k^ I本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在待检测混凝土表面设置一条测线，在测线上设置n个检测点，n≥1；2)以第一个检测点为中心的一条直线上设置检波器阵列，并在与检波器阵列的距离为D的位置设置一弹性波激发装置；3)弹性波激发装置激发弹性波，检波器阵列采集弹性波，并通过电缆将其传送给数据记录仪，每个检波器所对应的数据点为一个检波点；4)将检波器阵列的中点移至下一个检测点，重复步骤3)，直至n个检测点均检测完毕；5)对数据记录仪记录的数据进行波形处理，提取并显示数据中面波的频散曲线；6)通过反演分析将频散曲线转换为断面图，根据断面图获得混凝土内部状况，并将结果进行显示。
【技术特征摘要】
1.一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤1)在待检测混凝土表面设置一条测线，在测线上设置η个检测点，η> I ；2)以第一个检测点为中心的一条直线上设置检波器阵列，并在与检波器阵列的距离为 D的位置设置一弹性波激发装置；3)弹性波激发装置激发弹性波，检波器阵列采集弹性波，并通过电缆将其传送给数据记录仪，每个检波器所对应的数据点为一个检波点；4)将检波器阵列的中点移至下一个检测点，重复步骤3)，直至η个检测点均检测完毕；5)对数据记录仪记录的数据进行波形处理，提取并显示数据中面波的频散曲线；6)通过反演分析将频散曲线转换为断面图，根据断面图获得混凝土内部状况，并将结果进行显示。2.根据权利要求1所述的一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法，其特征在于，所述的波形处理具体为首先对数据进行去噪音处理，然后利用位置重复的检波器的数据做关联把整条测线的数据叠加在一起，形成一个能够覆盖整条测线的大型阵列数据。3.根据权利要求1所述的一种基于面波的混凝土内部状况无损检测方法，其特征在于，所述的提取面波的频散曲线具体为从第一个检波点开始，取连续的i个检波点的数据作频散分析，i > 1，并把得到的频散曲线作为这i个检波点中间位置的频散曲线；向前移动k个检波点，k^l,即从检波点k+Ι开始取连续i个检波点的数据做频散分析，并把所得频散曲线作为检波点k+Ι k+i的中点位置的频散曲线。4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯少孔，车爱兰，张国新，朱新民，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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