冲击映像无损检测方法及系统

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：自主研发。

技术原理

当敲击结构表面时，结构内部会产生弹性波，当我们给介质表面施加一个冲击力时，就会在介质内产生弹性波，介质表面的弹性波场分布与介质内部的构造以及介质的物理性质密切相关。在介质表面激发弹性波，在离开激发点距离为D的地方用检波器（传感器）接收弹性波，并用记录仪器记录下来，然后保持距离D（称为偏移距）和激发力度不变，把激发-接收系统移动到下一个检测点重新激发和接收，基于弹性波场理论，弹性波遭遇介质内部界面时，因波阻抗差异巨大而发生强反射、透射和转换现象，造成能量衰减、波形特性与频谱特性等的改变。通过对反射波（纵波）进行后处理，进而推断结构内部分布情况。

技术特色

   （1）冲击映像法检测系统原理简单设备小巧轻便，检测速度快，精度高。
（2）冲击映像法检测系统中横波冲击映像法的开发，极大地降低了信号频率，提高了对裂缝和空洞等缺陷的敏感度，提高了深度方向的分辨率。
（3）冲击映像法检测系统在分析算法上，不仅对频域算法进行了改进和扩充，还增加了时域分析（波形分析）和时频分析，不仅能够定性的确定缺陷位置，还能从波形特征上分析缺陷类型和程度。

技术指标

冲击映像法智能检测系统，由采集单元和控制单元构成。采集单元包括：电磁激振器、传感器阵列和电源，控制单元包括：激振开关、地震仪和PC机。主要技术指标如下：
记录通道：24道；最高截频：20kHz；最低截频：1.75Hz；
通道数：1～24可变；模数转换：24bit；
动态范围：＞120dB；自噪声（1K采样率）：＜5μV，S/N＞123dB；分辨率（1K采样率）：22bit（123dB）。
最大输入信号：±10V；输入阻抗：1Mohm，0.02f；记录长度（个数）：0～2147483648 samples；延时触发（个数）：0～512；去假频率波：-3dB。
操作系统：Windows7或更高；母线格式：高速USB2.0；DAQ缓存：192KB；USB FIFO：1KB；数据记录格式：PSD（Portable Seismic Data）。

应用范围及前景

应用于混凝土建（构）筑物施工质量检测。包括渡槽、隧洞、地下厂房、桥梁、大坝等大型混凝土结构物的无损检测；混凝土建（构）筑物的内部缺陷及耐久性检测；隧洞开挖超前地质预报；沉管隧道注浆实时监测及质量评价；大型输水管道基础稳定性及管道外周土体脱空检测。冲击映像法设备轻便，集成化高，只需按照测线，将激发、接收单元布置好，并进行数据的批量采集，操作方法简便，检测作业效率高。同时，后处理软件具备强大的数据分析能力，包括波形、时间域和频率域的处理，具备较强的流程化处理功能，分析结果准确度高。该方法已具备集成化的硬软件系统，高效的操的流程，以及精准的分析方法，在隧道、桥梁、大坝、管道等工程具备巨大的市场潜力和应用前景。

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常凊睿

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