專利名稱：一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲檢測(cè)裝置，特別涉及一種適用于檢測(cè)T梁、箱梁中的預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外大量使用的混凝土超聲檢測(cè)設(shè)備，采樣位數(shù)一般為8位，采樣頻率最大20MHz，可以進(jìn)行單通道或雙通道數(shù)據(jù)采集，采樣精度較低，多點(diǎn)檢測(cè)時(shí)需要反復(fù)布點(diǎn)，逐個(gè)接收采樣數(shù)據(jù)，工作量大。同時(shí)，傳統(tǒng)的混凝土超聲檢測(cè)設(shè)備只能對(duì)所接收的一維信號(hào)進(jìn)行分析處理和人工判讀，工作效率低，可靠性較差。由于混凝土是由水泥、沙、粗骨散粒料組成的混合材料，同時(shí)由于橋梁檢測(cè)中檢測(cè)環(huán)境復(fù)雜，影響因素多，直接從一維接收信號(hào)中比較確定地獲得關(guān)于混凝土的內(nèi)部質(zhì)量的描述還存在相當(dāng)大的難度和不確定性，一般需要依賴儀器操作者相當(dāng)?shù)墓ぷ鹘?jīng)驗(yàn)。·而針對(duì)預(yù)應(yīng)力管道注漿密實(shí)度檢測(cè)這一特殊問題，傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)裝置均采用單個(gè)發(fā)射換能器和一個(gè)或兩接收換能器，通過固結(jié)波速法來評(píng)價(jià)波紋管注漿的整體密實(shí)度，通過沖擊回波法和/或散射理論給缺陷定位。此類裝置僅能發(fā)現(xiàn)分米級(jí)的注漿缺陷，而且，缺陷難以定位。而實(shí)際情況中，分米級(jí)的注漿缺陷較少，分米以下的缺陷同樣對(duì)橋梁健康造成嚴(yán)重影響，需要采取補(bǔ)救措施。因而，從現(xiàn)代檢測(cè)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道注漿密實(shí)度檢測(cè)的要求來說，僅能發(fā)分米級(jí)的注漿缺陷是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這要求能發(fā)現(xiàn)更小的缺陷，而且要能確定缺陷的位置、尺寸等信息。提高檢測(cè)裝置的分辨力，及智能化、自動(dòng)化程度，已經(jīng)成為必需。因此，開發(fā)新超聲波檢測(cè)方法及開發(fā)新的適合新型超聲波換能器，多通道、高精度、能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)特別是預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像的混凝土超聲檢測(cè)設(shè)備對(duì)我國(guó)混凝土無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和工程中的實(shí)際應(yīng)用將具有積極的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力管道注漿質(zhì)量檢測(cè)裝置的不足，提供一種有效、實(shí)用的預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，包括一壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源、一前置放大器、一數(shù)據(jù)采集卡、一工控機(jī)，所述的工控機(jī)通信連接至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡分別通信連接至前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源，還包括兩個(gè)超聲波換能器陣列，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列分別與前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源電連接。所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列均由相同的壓電陶瓷換能器組成。所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列可互相交換連接至前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源。
所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列分別由1-8個(gè)壓電陶瓷換能器組成。所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，所述的前置放大器包括8通道電荷放大器和8通道時(shí)間增益放大器，所述的8通道電荷放大器的輸入端連接至兩個(gè)超聲波換能器陣列中的一個(gè)，8通道電荷放大器的輸出端連接至8通道時(shí)間增益放大器的輸入端，8通道時(shí)間增益放大器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡。所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源包括高壓開關(guān)和高壓穩(wěn)壓電源，高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)依次連接后再輸出電力至兩個(gè)超聲波換能器陣列中的一個(gè)，所述的高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)的控制端分別連接至數(shù)據(jù)采集卡。所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，所述的數(shù)據(jù)采集卡包括8通道模擬輸入通道、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)字IO電路，所述的8通道模擬輸入通道的輸入端連接至前置放大器的8通道時(shí)間增益放大器的輸出端，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接至8通道時(shí)間增·益放大器的控制端，所述的數(shù)字IO電路分別連接至壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的高壓穩(wěn)壓電源和聞壓開關(guān)的控制端。本發(fā)明的技術(shù)效果在于，I、同時(shí)多通道接收，大大減少布點(diǎn)時(shí)間及測(cè)量時(shí)間。2、布置好一個(gè)測(cè)點(diǎn)后，可自動(dòng)切換發(fā)射換能器，測(cè)量更多數(shù)據(jù)，而不用人工移動(dòng)發(fā)射換能器。
3、前置放大器增益連續(xù)可調(diào)，也可按需要隨時(shí)間改變?cè)鲆妗?、采用16位ADC，采樣精度高。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見

圖1，本發(fā)明包括一壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源、一前置放大器、一數(shù)據(jù)采集卡、一工控機(jī)，工控機(jī)通信連接至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡分別通信連接至前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源，還包括兩個(gè)超聲波換能器陣列，兩個(gè)超聲波換能器陣列分別與前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源電連接。兩個(gè)超聲波換能器陣列均由相同的壓電陶瓷換能器組成。兩個(gè)超聲波換能器陣列可互相交換連接至前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源。兩個(gè)超聲波換能器陣列分別由1-8個(gè)壓電陶瓷換能器組成。前置放大器包括8通道電荷放大器和8通道時(shí)間增益放大器，8通道電荷放大器的輸入端連接至兩個(gè)超聲波換能器陣列中的一個(gè)，8通道電荷放大器的輸出端連接至8通道時(shí)間增益放大器的輸入端，8通道時(shí)間增益放大器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡。該前置放大器主要由8通道電荷放大器和8通道時(shí)間增益放大器組成。8個(gè)接收通道的增益連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為0-40dB。8通道時(shí)間增益放大器的增益可以固定也可以在數(shù)據(jù)采集過程中隨時(shí)間改變。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源包括高壓開關(guān)和高壓穩(wěn)壓電源，高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)依次連接后再輸出電力至兩個(gè)超聲波換能器陣列中的一個(gè)，高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)的控制端分別連接至數(shù)據(jù)采集卡。該高壓穩(wěn)壓電源有四檔電壓可選擇，分別為125V、250V、500V、1000V ;該高壓開關(guān)控制發(fā)射換能器的發(fā)射脈沖。數(shù)據(jù)采集卡包括8通道模擬輸入通道、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)字IO電路，8通道模擬輸入通道的輸入端連接至前置放大器的8通道時(shí)間增益放大器的輸出端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接至8通道時(shí)間增益放大器的控制端，數(shù)字IO電路分別連接至壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)的控制端。該數(shù)據(jù)采集卡有8個(gè)16位模擬輸入通道、2路16模擬輸出、24路數(shù)字輸出及驅(qū)動(dòng)接口，該8路模擬輸入采樣率最高2MHz、8通道同時(shí)采集，該2路模擬輸出更新速率為3. 3MHz。前置放大器的增益由該數(shù)據(jù)采集卡的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)控制。前置放大器的輸出信號(hào)由該數(shù)據(jù)采集卡的8個(gè)模擬輸入通道采集。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源電壓檔位及發(fā)射脈沖時(shí)間由該項(xiàng)數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字IO控制。工控機(jī)采用帶觸摸屏的一體化工控機(jī)，裝有windows XP操作系統(tǒng)。本檢測(cè)裝置中的除工控機(jī)以外的其它部分由運(yùn)行在控機(jī)上的LabVIEW應(yīng)用程序控制，LabVIEW應(yīng)用程序同時(shí)完成工作參數(shù)的設(shè)定，數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)及分析功能。·
權(quán)利要求
1.一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，包括一壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源、一前置放大器、一數(shù)據(jù)采集卡、一工控機(jī)，所述的工控機(jī)通信連接至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡分別通信連接至前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，還包括兩個(gè)超聲波換能器陣列，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列分別與前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列均由相同的壓電陶瓷換能器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列可互相交換連接至前置放大器和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的兩個(gè)超聲波換能器陣列分別由1-8個(gè)壓電陶瓷換能器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的前置放大器包括8通道電荷放大器和8通道時(shí)間增益放大器，所述的8通道電荷放大器的輸入端連接至兩個(gè)超聲波換能器陣列中的一個(gè)，8通道電荷放大器的輸出端連接至8通道時(shí)間增益放大器的輸入端，8通道時(shí)間增益放大器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源包括高壓開關(guān)和高壓穩(wěn)壓電源，高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)依次連接后再輸出電力至兩個(gè)超聲波換能器陣列中的一個(gè)，所述的高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)的控制端分別連接至數(shù)據(jù)采集卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量低頻超聲陣列檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集卡包括8通道模擬輸入通道、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)字IO電路，所述的8通道模擬輸入通道的輸入端連接至前置放大器的8通道時(shí)間增益放大器的輸出端，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接至8通道時(shí)間增益放大器的控制端，所述的數(shù)字IO電路分別連接至壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的高壓穩(wěn)壓電源和高壓開關(guān)的控制端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷的有限元超聲成像方法，包括將超聲發(fā)射器和接收器放置在混凝土表面，發(fā)射和接收超聲波，對(duì)采集到的超聲信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理后，用有限元方法對(duì)混凝土內(nèi)部物理參數(shù)進(jìn)行重建，具體步驟為選擇超聲傳播的模型，信號(hào)前處理，有限元迭代重建，以及圖像后處理。然后根據(jù)圖像做結(jié)果分析，依據(jù)混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而確定混凝土內(nèi)缺陷的位置、大小和性質(zhì)。
文檔編號(hào)G01N29/22GK102788843SQ20121008206
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者喻波, 姚志立, 曾智力, 朱自強(qiáng), 章照宏, 肖嘉瑩, 蔣奇云, 魯光銀 申請(qǐng)人:朱自強(qiáng), 湖南致力工程檢測(cè)技術(shù)有限公司, 魯光銀