本發(fā)明涉及土木工程無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了巨大發(fā)展，重大水利設(shè)施、巖土和地下工程相繼竣工，如渡槽、橋梁、隧洞等?；陂L足的技術(shù)進(jìn)步與不斷擴(kuò)張的市場需求，工程結(jié)構(gòu)物的尺度越來越大。大型工程結(jié)構(gòu)物常采用混凝土結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、施工工藝要求高、質(zhì)量控制難度大，工程質(zhì)量問題也越來越常見。在混凝土施工階段，結(jié)構(gòu)體積大，混凝土用量大、澆筑速度快，振搗效果不易滿足要求，結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在空鼓、不密實(shí)區(qū)域等不良工程現(xiàn)象。在混凝土固結(jié)過程中，水化熱較大，結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生不均勻溫度應(yīng)變與較大的溫度應(yīng)力。由于混凝土材料抗拉強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)易在外力約束作用下，因不均勻溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫等損壞。在運(yùn)行階段，受到重載機(jī)車、地震、惡劣自然環(huán)境等的影響，結(jié)構(gòu)在正常工作狀態(tài)下受到各種動(dòng)荷載的作用，甚至是地震力等災(zāi)害荷載作用，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)部裂縫、脫空等缺陷。

混凝土內(nèi)部空洞、裂縫等的存在，將對工程結(jié)構(gòu)正常工作狀態(tài)下的承載性能、安全性產(chǎn)生較大影響。對于水工結(jié)構(gòu)物，在較高的水壓力作用下，其防滲性能將急劇下降，結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命受到較大影響。通常，采用鉆孔取芯等手段對結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷進(jìn)行探測，但此類方法會(huì)對結(jié)構(gòu)本身造成傷害，且成本高、效率低。而傳統(tǒng)的無損檢測方法，如回彈法、超聲波法和雷達(dá)法等，容易受到鋼筋網(wǎng)分布、結(jié)構(gòu)尺寸等因素的影響，檢測條件限制因素多，測試效率與質(zhì)量不夠高。

沖擊映像法是是一種高效高質(zhì)量的工程無損檢測方法。該方法基于彈性波場理論，彈性波遭遇介質(zhì)內(nèi)部界面時(shí)，因波阻抗差異巨大而發(fā)生強(qiáng)反射、透射和轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，造成能量衰減、波形特性與頻譜特性等的改變。通過波場變化，獲得介質(zhì)缺陷尺寸、形態(tài)、位置等信息。該方法具備操作靈活、效率高、適應(yīng)性好的特點(diǎn)，對于大型混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部裂縫檢測具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

目前，沖擊映像法采用的設(shè)備系統(tǒng)比較簡單，數(shù)據(jù)采集易受外界環(huán)境的干擾，采集質(zhì)量還不夠高。對沖擊映像法檢測系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)化、集成化的深入研發(fā)至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)，用于土木工程無損檢測領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與接收，可以實(shí)現(xiàn)智能化檢測。

本發(fā)明提供的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)，包括：

控制單元，用戶通過所述控制單元編寫程序代碼；

主機(jī)單元，與所述控制單元相連，并將所述控制單元中的程序代碼轉(zhuǎn)換為激發(fā)指令；

激發(fā)單元，用于響應(yīng)所述主機(jī)單元的激發(fā)指令，執(zhí)行激發(fā)動(dòng)作；和

接收單元，用于接收所述激發(fā)動(dòng)作的激發(fā)數(shù)據(jù)并將所述激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述主機(jī)單元。

可選地，所述主機(jī)單元將接收到的激發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)據(jù)并通過所述控制單元進(jìn)行顯示。

可選地，所述接收單元為多個(gè)振動(dòng)傳感器，多個(gè)所述振動(dòng)傳感器采用以所述激發(fā)單元為中心的環(huán)形陣列排布方式以使得一次激發(fā)動(dòng)作可接收多個(gè)方向的激發(fā)數(shù)據(jù)。

可選地，所述主機(jī)單元對于其接收的激發(fā)數(shù)據(jù)具有兩種工作模式，分別為高分辨率模式和標(biāo)準(zhǔn)分辨率模式，其中，所述高分辨率模式為對多個(gè)振動(dòng)傳感器所采集到的激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)處理，所述標(biāo)準(zhǔn)分辨率模式為對多個(gè)振動(dòng)傳感器所采集到的激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理。

可選地，所述主機(jī)單元通過所述控制單元控制以發(fā)出單次激發(fā)指令、多次激發(fā)指令或編碼激發(fā)指令。

可選地，所述主機(jī)單元內(nèi)置有供電電源，所述供電電源用于對所述激發(fā)單元以及所述主機(jī)單元進(jìn)行持續(xù)供電。

可選地，所述激發(fā)單元與所述接收單元之間通過隔振連接桿固定連接以避免所述激發(fā)單元的反作用力。

可選地，所述控制單元為計(jì)算機(jī)，所述主機(jī)單元包括可編程控制器，所述激發(fā)單元為電磁激發(fā)器。

可選地，還包括封閉的鋼制防護(hù)罩，所述鋼制防護(hù)罩包覆所述激發(fā)單元和所述接收單元以避免外部的電磁信號干擾。

可選地，所述主機(jī)單元與所述控制單元之間通過數(shù)據(jù)連接線連接。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)，可以通過控制單元編寫激發(fā)指令的程序代碼，并通過主機(jī)單元來發(fā)出激發(fā)指令，激發(fā)單元響應(yīng)該激發(fā)指令后由接收單元接收該激發(fā)指令的激發(fā)數(shù)據(jù)并發(fā)送至主機(jī)單元，整個(gè)檢測過程實(shí)現(xiàn)智能化控制。本發(fā)明的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)，可以快速高效的采集檢測數(shù)據(jù)并對該檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，所述智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)包括：

控制單元1，用戶通過所述控制單元1編寫程序代碼；

主機(jī)單元2，與所述控制單元1相連，并將所述控制單元1中的程序代碼轉(zhuǎn)換為激發(fā)指令；

激發(fā)單元3，用于響應(yīng)所述主機(jī)單元2的激發(fā)指令，執(zhí)行激發(fā)動(dòng)作；和

接收單元4，用于接收所述激發(fā)動(dòng)作的激發(fā)數(shù)據(jù)并將所述激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述主機(jī)單元2。

本發(fā)明提供的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)，可以通過控制單元1編寫激發(fā)指令的程序代碼，并通過主機(jī)單元2來發(fā)出激發(fā)指令，激發(fā)單元3響應(yīng)該激發(fā)指令后由接收單元4接收該激發(fā)指令的激發(fā)數(shù)據(jù)并發(fā)送至主機(jī)單元2，整個(gè)檢測過程實(shí)現(xiàn)智能化控制。本發(fā)明的智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)，可以快速高效的采集檢測數(shù)據(jù)并對該檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

所述主機(jī)單元2將接收到的激發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)據(jù)并通過所述控制單元1進(jìn)行顯示。主機(jī)單元2實(shí)時(shí)處理各個(gè)測點(diǎn)的激發(fā)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)分析結(jié)果。同時(shí)，控制單元1上設(shè)有供顯示數(shù)據(jù)及圖像的顯示屏，顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示采集到的激發(fā)數(shù)據(jù)以及分析后的結(jié)果，對于質(zhì)量不高以及無效的檢測數(shù)據(jù)，顯示屏也會(huì)及時(shí)反饋出來，以提醒用戶及時(shí)處理?？刂茊卧?還可以實(shí)時(shí)顯示激發(fā)力度，對激發(fā)力度進(jìn)行歸一化處理，消除激發(fā)力度不一的影響。

圖2是圖1所示智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)的俯視圖。參見圖2，所述接收單元4為多個(gè)振動(dòng)傳感器，多個(gè)所述振動(dòng)傳感器采用以所述激發(fā)單元3為中心的環(huán)形陣列排布方式以使得一次激發(fā)動(dòng)作可接收多個(gè)方向的激發(fā)數(shù)據(jù)。振動(dòng)傳感器采用環(huán)形陣列排布的方式，可以同時(shí)獲得多個(gè)方向的采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)空間的分辨率高。

所述主機(jī)單元2對于其接收的激發(fā)數(shù)據(jù)具有兩種工作模式，分別為高分辨率模式和標(biāo)準(zhǔn)分辨率模式，其中，所述高分辨率模式為對多個(gè)振動(dòng)傳感器所采集到的激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)處理，所述標(biāo)準(zhǔn)分辨率模式為對多個(gè)振動(dòng)傳感器所采集到的激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理。

在高分辨率標(biāo)準(zhǔn)模式下，可編程控制器分別對多個(gè)激發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到八個(gè)方位的檢測結(jié)果，檢測精度高。在標(biāo)準(zhǔn)分辨率模式下，八個(gè)激發(fā)數(shù)據(jù)被疊加形成一個(gè)檢測結(jié)果，可以綜合表達(dá)以激發(fā)點(diǎn)為中心、激發(fā)點(diǎn)與振動(dòng)傳感器間距為半徑的圓形區(qū)域的檢測結(jié)果，系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)。

現(xiàn)有沖擊映像法采用一個(gè)傳感器和錘擊激發(fā)方式，結(jié)果隨機(jī)性較大，為了減輕激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)局部特性(如有塵土、沙粒等)的隨機(jī)影響，一般采用多次激發(fā)，然后把數(shù)據(jù)疊加的方式，極大地降低了檢測效率。而在本申請中，可以一次激發(fā)獲取多個(gè)激發(fā)數(shù)據(jù)，可以大大提高檢測效率。

多個(gè)振動(dòng)傳感器被同角度、等間距排列在圓周上，中心為激振震源，每一振動(dòng)傳感器的偏移距離一致，一次激發(fā)將同時(shí)獲得多方向的采集數(shù)據(jù)，壓制不同方向隨機(jī)噪音的干擾。同時(shí)，可以多次激發(fā)并疊加采集數(shù)據(jù)，壓制測點(diǎn)的隨機(jī)噪音。通過環(huán)形陣列的排布可以提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)激發(fā)數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量較高。

所述主機(jī)單元2通過所述控制單元1控制以發(fā)出單次激發(fā)指令、多次激發(fā)指令或編碼激發(fā)指令。該激發(fā)指令可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、自由激發(fā)功能。

所述主機(jī)單元2內(nèi)置有供電電源，所述供電電源用于對所述激發(fā)單元3以及所述主機(jī)單元2進(jìn)行持續(xù)供電。供電電源集成在主機(jī)單元2內(nèi)部，供電電源為大容量電池，可以對電磁激發(fā)器進(jìn)行供電，可以適應(yīng)于無法提供電源的現(xiàn)場。

所述激發(fā)單元3與所述接收單元4之間通過隔振連接桿6固定連接以避免所述激發(fā)單元3的反作用力。所述激發(fā)單元3為電磁激發(fā)器，電磁激發(fā)器外部固定有中心腔室5。由于電磁激發(fā)器在工作過程中，將產(chǎn)生一定反作用力，中心腔室5以及隔振連接桿6采用柔性材料或彈性材料，達(dá)到隔振效果。

由于電磁激發(fā)器在工作狀態(tài)下電流不斷變化，因此會(huì)產(chǎn)生電信號和磁信號。為了屏蔽電信號和磁信號，提高振動(dòng)傳感器的抗干擾能力，所述智能化沖擊映像法檢測系統(tǒng)還包括封閉的鋼制防護(hù)罩，所述鋼制防護(hù)罩包覆所述激發(fā)單元3和所述接收單元4以避免外部的電磁信號干擾。由于電磁激發(fā)器在工作狀態(tài)下的電流不斷變化，將產(chǎn)生電磁感應(yīng)等現(xiàn)象。將電磁激發(fā)器、振動(dòng)傳感器封閉在鋼制的中心腔室5內(nèi)，并采用帶屏蔽功能的各型電纜，以及鋼制防護(hù)罩包裹，屏蔽內(nèi)、外部電磁信號干擾。

電磁激發(fā)器位于環(huán)形陣列的幾何中心，并固定在中心腔室5內(nèi)，其電路線路集成到主電纜內(nèi)部，并通過主電纜與主機(jī)單元2相連。

所述主機(jī)單元2包括可編程控制器，可編程控制器集成在主機(jī)單元2內(nèi)部并通過數(shù)據(jù)連接線與控制單元1相連。所述控制單元1為個(gè)人計(jì)算機(jī)，可編程控制器可以由計(jì)算機(jī)控制。

隔振連接桿6為柔性阻尼桿，接收單元4能夠穩(wěn)定自立在介質(zhì)表面，并通過自重與介質(zhì)表面良好耦合，適應(yīng)介質(zhì)表面不平整的現(xiàn)場條件。

所述電磁激發(fā)器通過激發(fā)錘實(shí)現(xiàn)激發(fā)動(dòng)作。電磁激發(fā)器的激發(fā)能量主要是通過通電電流控制的，此外，電磁激發(fā)器的激發(fā)力度還與激發(fā)錘的行程有關(guān)，行程越大，激發(fā)力度越大。通過可編程控制器調(diào)節(jié)電流大小與激發(fā)錘行程，達(dá)到控制激發(fā)力度的功能。同時(shí)，激發(fā)錘安裝有力傳感器，為了消除或降低因行程偏差而產(chǎn)生的激振力差異，可在控制單元1的顯示屏上，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示激發(fā)力度的具體數(shù)值。

當(dāng)放下振動(dòng)傳感器時(shí)，每一振動(dòng)傳感器分別與介質(zhì)表面單點(diǎn)接觸，并通過自重與介質(zhì)表面良好耦合，適用于各種介質(zhì)表面不平整的現(xiàn)場條件。所述振動(dòng)傳感器與所述隔振連接桿6之間設(shè)有隔振卡扣。隔振卡扣可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)傳感器與隔振連接桿6之間的固定連接。

現(xiàn)有沖擊映像法為了提高傳感器設(shè)置效率和靈活性，采用手持傳感器的方式，將傳感器壓緊在檢測面上。人手的顫動(dòng)直接影響檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時(shí)傳感器暴露在外部環(huán)境中，容易受到風(fēng)雨、外部噪音等干擾。而在本申請中，電磁激發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)激發(fā)功能，對同一測點(diǎn)進(jìn)行多次激發(fā)、接收，壓制不同方向隨機(jī)噪音的干擾，同時(shí)，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多次疊加，壓制測點(diǎn)的隨機(jī)噪音，可以提高數(shù)據(jù)可靠度。

在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。