本发明专利技术公开了一种基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置及方法，将回波信息进行处理，从而得到混凝土的内部结构，利用合成孔径成像法对所接收到的超声回波信号进行动态聚焦处理，结合信息熵算法对含缺陷的回波信号进行处理，提取缺陷信息，判定缺陷，重建缺陷图像，更好地在日常环境下提取出混凝土结构内部的缺陷等信息，更有效地对桥梁或建筑等混凝土结构进行质量监测和维护，可靠性高，有利于实际的推广及使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种用于对混凝土结构预应力的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量超声无损检测装置及方法，属于超声检测及分析
。
技术介绍
近几年，中国的桥梁坍塌事故频频发生，提高桥梁等混凝土结构质量检测技术，对可能存在安全隐患的建筑项目进行安全评估是一项势在必行的工作，其中关于桥梁梁板中预应力孔道波纹管压浆质量的检测是重点之一，压浆是否密实将直接影响预应力构件的整体强度和耐久性。传统的压浆质量的检测，主要靠监理现场观察注浆过程中浆液的出浆情况，以此来判别该孔压浆质量是否符合要求，具有很大的主观随意性，况且浆液在孔内的流动情况受施工操作、压浆压力等因素控制，监理人员难以判别浆液在孔内的饱满和固结情况。作为抽样检测，可采用钻心检测法，通过钻孔取样，查看内部的缺陷，该方法简单实用，但具有破坏性，对于已浇筑好的构建不太适合；采用弹性波方法加以解决，通过弹性波的传播途径，对弹性波的振幅，频率，波幅等参数的认识来识别有无缺陷，但弹性波形的多解性让人难以判断，效果并不明显。加之灌浆混凝土材料是一种由水泥浆、孔隙、预应力钢筋和波纹管等组成多相复合体系的异质结构材料，各相随机地交织在一起，形成极为复杂的内部结构，又是多相的凝聚体和具有弹、粘、塑性的非均质材料，对其进行快速无破损检测也就比较复杂。如今，无损检测技术愈发成熟，常见的无损检测技术有:(I)射线照相检验法:射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。但是总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢；(2)磁粉检测:铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。但是，工件的形状和尺寸有时对检测有影响，因其难以磁化而无法检测；(3)液体渗透法:零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下，缺陷处的渗透液痕迹被现实，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。但是，渗透检测只能检出表面开口缺陷，但对埋藏缺陷或闭合型表面缺陷无法检出，而且检测工序多，速度慢材料较贵成本较高，并且有些材料易燃有毒；(4)超声法:利用换能器将高频电脉冲转换为高频超声波，超声波通过耦合剂传入工件，超声波在传播过程中遇到异质界面时会发生反射、折射和波形转换，反射回来的声波再通过耦合剂被探头接收、放大后在荧光屏上显示，根据反射回波位置判断是否根据回波高度判断缺陷反射面的当量大小。但是，无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高，而且，在检测与声束平行的裂纹类面状缺陷检测出率很低，容易漏检。我们知道，混凝土结构是一种非均质、多孔、组成结构复杂、分散性极大的各向异性复合材料，并且混凝土结构(如大坝、桥梁)体积庞大、结构复杂，因此，传统机械行业的无损检测手段就显得无能为力了，声波在混凝土中传播时，如遇有结块空腔等内部缺陷，就会被这些结构散射，产生带有物体内部结构的声学特性信息的回波信号，采集并处理这些回波信号，可以得到混凝土的内部结构信息。但是，混凝土本身的特性，使得高频波段在其中的衰减较大，而且，波在混凝土中传播的指向性也较差，同时，在日常检测中会伴有随机噪声的影响，故而目前的检测装置及方法检测的准确度及精度，还都无法达到工程要求，实测中经常出现漏判、误判。
技术实现思路
本专利技术的目的克服现有技术中的不足，提供的为精确、实用、经济的无损检测，能更好地提取出混凝土结构内部的缺陷等信息，更有效地对桥梁或建筑等混凝土结构进行质量监测和维护，可靠性高，有利于实际的推广及使用。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是:一种基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:包括信号激励模块，用于产生大功率脉冲信号源；信号发射与接收模块，用于发射超声波检测信号以及接收回波信号；信号采集与处理模块，基于合成孔径算法，对信号发射与接收模块内的接收换能器阵列接收到的回波信号进行采样、量化与存储；判定与显示模块，基于信息熵算法，在噪声背景下提取缺陷信号的特征，展示检测结果，判定缺陷；所述信号激励模块与信号发射与接收模块相连接，所述信号发射与接收模块通过信号采集与处理模块与判定与显示模块相连接。前述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述信号发射接收模块包括发射换能器基元、接收换能器阵列、正方形扫描单元和丝杆滑台，所述发射换能器基元与信号激励模块相连接，所述接收换能器阵列与信号采集与处理模块相连接，所述发射换能器基元、接收换能器阵列共同与正方形扫描单元相连接，所述正方形扫描单元安装在丝杆滑台上，所述正方形扫描单元对被测混凝土结构进行扫描。前述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述发射换能器基元用于发射超声检测信号，且为与信号激励模块内的信号源相匹配的陶瓷发射换能器。前述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述接收换能器阵列为四个与发射换能器相匹配的接收换能器，各接收换能器呈等间距线性排列，置于正方形扫扫描单元的四个顶点，用于接收回波信号，并发送给信号采集与处理模块。前述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述信号采集与处理模块包括依次连接的运算放大器、高速A/D转换器、高速控制单元、数据存储单元、和合成孔径算法单元，所述合成孔径算法单元包括依次连接的匹配滤波电路、延时电路和计算机终端。前述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述判定与显示模块包括相连接的信息熵算法判定单元和显示单元，所述信息熵算法判定单元利用频率熵算法去判定从各接收换能器接收信号的缺陷信息，包括时频滤波模块、信息熵算法模块和阈值判定；所述显示单元用图像显示出得到的缺陷信息数据，展示出被测混凝土结构的缺陷存在与否、缺陷位置和缺陷形状。 运行在前述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置的检测方法，其特征在于:包括以下步骤，步骤(1)信号激励模块产生大功率脉冲信号，激励发射换能器基元，产生用于检测被测混凝土结构的超声波检测信号；步骤(2)接收换能器阵列对回波信号进行接收；步骤(3)信号采集与处理模块对接收换能器阵列接收到的回波信号进行采样、量化及存储处理；步骤(4)通过丝杆滑台带动正方形扫描单元，采用步进的方式沿直线以固定的速度移动，重复步骤(2)、(3)，直至正方形扫描单元完成被测混凝土结构整个检测区域的扫描;步骤(5)信号采集与处理模块采用合成孔径聚焦对采集到的回波信号进行处理，并将结果输出到判定与显示模块；步骤(6)判定与显示模块对回波信号的数据进行判定，判定过程基于频率熵算法，提取回波信号的缺陷信息，并图像显示出得到的缺陷信息数据，展示出被本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于：包括信号激励模块，用于产生大功率脉冲信号源；信号发射与接收模块，用于发射超声波检测信号以及接收回波信号；信号采集与处理模块，基于合成孔径算法，对信号发射与接收模块内的接收换能器阵列接收到的回波信号进行采样、量化与存储；判定与显示模块，基于信息熵算法，提取缺陷信号的特征，展示检测结果，判定缺陷；所述信号激励模块与信号发射与接收模块相连接，所述信号发射与接收模块通过信号采集与处理模块与判定与显示模块相连接。
【技术特征摘要】
1.基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:包括 信号激励模块，用于产生大功率脉冲信号源； 信号发射与接收模块，用于发射超声波检测信号以及接收回波信号； 信号采集与处理模块，基于合成孔径算法，对信号发射与接收模块内的接收换能器阵列接收到的回波信号进行采样、量化与存储； 判定与显示模块，基于信息熵算法，提取缺陷信号的特征，展示检测结果，判定缺陷； 所述信号激励模块与信号发射与接收模块相连接，所述信号发射与接收模块通过信号采集与处理模块与判定与显示模块相连接。2.根据权利要求1所述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述信号发射接收模块包括发射换能器基元、接收换能器阵列、正方形扫描单元和丝杆滑台，所述发射换能器基元与信号激励模块相连接，所述接收换能器阵列与信号采集与处理模块相连接，所述发射换能器基元、接收换能器阵列共同与正方形扫描单元相连接，所述正方形扫描单元安装在丝杆滑台上，所述正方形扫描单元对被测混凝土结构进行扫描。3.根据权利要求2所述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述发射换能器基元用于发射超声检测信号，且为与信号激励模块内的信号源相匹配的陶瓷发射换能器。4.根据权利要求2所述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述接收换能器阵列为四个与发射换能器相匹配的接收换能器，各接收换能器呈等间距线性排列，置于正方形扫扫描单元的四个顶点，用于接收回波信号，并发送给信号采集与处理模块。5.根据权利要求1所述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述信号采集与处理模块包括依次连接的运算放大器、高速A/D转换器、高速控制单元、数据存储单元、和合成孔径算法单元，所述合成孔径算法单元包括依次连接的匹配滤波电路、延时电路和计算机终端。6.根据权利要求1所述的基于合成孔径及信息熵的波纹管压浆质量检测装置，其特征在于:所述判定与显示模块包括相连接的信息熵算法判定单元和显示单元，所述信息熵算法判定单元利用频率熵算法去判定从各接收换能器接收信号的缺陷信息，包括时频滤波模块、信息熵算法模块和阈...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩庆邦，成锦，王茜，赵胜永，朱昌平，殷澄，李建，汤一彬，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：
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