鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法，所述鋼板粘貼密實度檢測裝置包括多個用于發(fā)射超聲波的發(fā)射換能器、多個用于接收超聲波的接收換能器、掃描裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；多個所述發(fā)射換能器、多個所述接收換能器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)依次連接，所述掃描裝置與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并聯(lián)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括用于放大所述接收換能器接收到的信號的放大器和用于對數(shù)據(jù)進行圖形顯示的示波器。本發(fā)明提供的鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法不損傷構件、檢測可靠、工作量小、工作效率高、可定性定量檢測脫空程度。
【專利說明】
鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及土木建筑工程領域，具體涉及一種鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002 ]粘鋼加固亦稱粘貼鋼板加固，是將鋼板米用尚性能的環(huán)氧類粘接劑粘結于混凝土 構件的表面，使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承 載能力及剛度的目的，可以對橋梁、房屋等進行加固。因此鋼板的粘貼質量直接影響加固效 果的發(fā)揮，從而對其粘貼質量的檢測便至關重要。
[0003]以下為常用檢測方法：
[0004]鉆孔取芯法，具體為對混凝土隨機選取一定檢測點開孔，提取混凝土芯樣檢測，從 而對粘貼質量進行判斷，但該法對構件本身會造成損傷；
[0005] 人工敲擊法，具體為人工敲擊鋼板，從其發(fā)聲狀況判斷是否脫空及大致判斷脫空 程度，該法僅能定性判斷鋼板與混凝土的粘結狀況，無法準確判斷鋼板粘貼脫空的程度。
[0006] 以上方法中有損檢測法會對混凝土造成損傷，很多場合無法使用。人工敲擊的無 損檢測法受操作人員的經(jīng)驗和主觀意識的影響，檢測結果不夠客觀、準確。
[0007] 經(jīng)檢索，申請?zhí)枮?01310656933.1、名稱為"一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)"的 專利申請公開了如下技術方案：
[0008] "1. 一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括用于檢測鋼管在被敲擊時 鋼管的發(fā)出聲音的數(shù)據(jù)信息的檢測裝置（1)，所述檢測裝置（1)將檢測到的數(shù)據(jù)信息輸出至 數(shù)據(jù)處理單元(2)，所述數(shù)據(jù)處理單元(2)接收檢測裝置(1)傳送的聲時、聲速、振幅、頻率和 波形參數(shù)信息，并將上述信息進行處理、計算，判斷該鋼管內的混凝土均勻性是否良好。 [0009] 2.根據(jù)權利要求1所述一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，其特征還在于:所述數(shù)據(jù) 處理單元(2)包括用于存儲標準化鋼管的聲時值信息的儲存模塊(21)、用于接收儲存模塊 (21)傳送的標準化鋼管的聲時值信息，并與新接收到的待測鋼管的檢測信息進行比較，判 斷該鋼管是否存在缺陷問題的診斷模塊(22)。
[0010] 3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，其特征還在于:該鋼管 脫空超聲在線檢測系統(tǒng)，還包括報警單元(3)，所述報警單元(3)與數(shù)據(jù)處理單元(2)連接， 接收數(shù)據(jù)處理單元(2)傳送的指令信息。"
[0011] 但上述技術方案只能對鋼管的是否脫空進行定性檢測，不能對鋼管的脫空程度進 行定量判斷，且檢測對象僅限于標準化的鋼管，檢測范圍比較窄。
[0012] 另有申請?zhí)枮?00910183514.4,名稱為"鋼管脫空超聲檢測方法"的專利申請公開 了如下技術方案：
[0013] "鋼管脫空超聲檢測方法，其特征是，該方法包括以下步驟；
[0014] 步驟1確定每根鋼管的檢測斷面，在鋼管表面設置若干測線，每根測線分布在鋼管 斷面直徑的兩端，各測線在鋼管表面均勻分布；
[0015] 步驟2用小錘對拱肋各斷面各測線敲擊，根據(jù)敲擊聲對鋼管內的混凝土密實度進 行初步判斷，并記錄判處結果，對處判有缺陷的地方作為重點檢測對象；
[0016] 步驟3用工具尺測出各斷面測線的直徑，并記錄；
[0017] 步驟4在鋼管表面涂抹耦合劑，對每個測線用檢測裝置進行檢測，并記錄儀器顯示 的聲時、聲速、振幅、頻率和波形參數(shù)；
[0018] 步驟5對上步驟記錄的多組數(shù)據(jù)進行分析計算，得出管內的混凝土均勻狀況；
[0019] 步驟6如果鋼管內混凝土均勻性好，則進行管內缺陷的定量計算，通過檢測裝置測 出的聲時值，計算出各斷面的管內缺陷值;如果鋼管內混凝土均勻性不好，則得出結論，完 成檢測。"
[0020] 以上方案具有如下問題：
[0021] 首先，需要用小錘敲擊以進行人工的初步判斷，主觀影響因素大。
[0022] 其次，采取表面對測，為檢測整個斷面，需要在被測構件上布置很多檢測點，增大 了檢測工作量，工作效率低。
[0023]最后，檢測數(shù)據(jù)信息太多，沒有建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，整個檢測過程以及數(shù)據(jù)處理工 作繁雜。
[0024]故本領域仍需要一種不損傷構件、檢測可靠、工作量小、工作效率高、可定性定量 檢測鋼板脫空程度的裝置或/和方法。

【發(fā)明內容】

[0025] 為克服現(xiàn)有技術中鋼板粘貼密實度檢測裝置及方法的不足，本發(fā)明提供一種檢測 可靠、工作量小、工作效率高、可定性定量檢測脫空程度的鋼板粘貼密實度檢測裝置及方 法。具體方案如下：
[0026] -種鋼板粘貼密實度檢測裝置，所述檢測裝置包括用于發(fā)射超聲波的發(fā)射換能 器、用于接收超聲波的接收換能器、掃描裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0027]所述發(fā)射換能器、所述接收換能器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)依次連接，所述掃描裝置 一端連接所述發(fā)射換能器，另一端連接所述接收換能器，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括用于放大 所述接收換能器接收到的信號的放大器和用于對數(shù)據(jù)進行圖形顯示的示波器。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析 模塊和預警模塊，所述數(shù)據(jù)存儲模塊、所述數(shù)據(jù)分析模塊與所述預警模塊依次連接。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述數(shù)據(jù)分析模塊包括計算方法選擇模塊和計算 結果比較模塊，所述計算方法選擇模塊、所述計算結果比較模塊相互連接。
[0030] -種鋼板粘貼密實度檢測方法，包括如下步驟：
[0031] S1、在鋼板混凝土構件兩側對應且均勻地布置若干檢測點；
[0032] S2、將各個所述發(fā)射換能器布置在鋼板一側的檢測點上，將各個所述接收換能器 布置在混凝土一側的檢測點上；
[0033] S3、連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與各個所述接收換能器，所述掃描裝置在檢測點范圍 內對構件進行來回掃描，各檢測點信息同時測出，然后所述接收換能器將信號輸入所述數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)進行處理，最后輸出檢測結果，需要進行下個區(qū)域的檢測時，將檢測裝置移至相 應的位置即可。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述步驟S3具體包括如下步驟：
[0035] S31、所述接收換能器接收到的信號被所述放大器放大，經(jīng)放大的信號隨后被傳輸 至所述數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0036] S32、所述數(shù)據(jù)存儲模塊將接收到的經(jīng)放大的信號輸送至所述數(shù)據(jù)分析模塊(42);
[0037] S33、所述數(shù)據(jù)分析模塊對收到的信號進行計算分析，所述示波器對所述數(shù)據(jù)分析 模塊輸出的信號進行波形的圖樣顯示，然后將分析信號傳輸至所述預警模塊，所述預警模 塊顯示所述數(shù)據(jù)分析模塊的分析結果，若數(shù)據(jù)超出預設范圍，則進行預警;若數(shù)據(jù)在正常范 圍內，則顯示正常。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述步驟S33包括選擇適用于不同場合的計算方 法的步驟和比較不同的計算結果精度的步驟。
[0039] 本發(fā)明提供的技術方案具有如下有益效果：
[0040] 1、鋼管脫空超聲在線檢測系統(tǒng)僅具有數(shù)據(jù)處理單元，其根據(jù)接收到的檢測裝置傳 送的聲時、聲速、振幅、頻率和波形參數(shù)信息，將上述信息進行處理、計算，判斷該鋼管內的 混凝土均勻性是否良好，該方案還具有儲存模塊、報警單元，但都僅能檢測鋼管與混凝土粘 貼處是否脫空，不能對脫空程度進行檢測，即不可定量檢測脫空程度。本發(fā)明提供的技術方 案除了能對鋼板與混凝土是否脫空進行檢測，還可通過具體的算法，計算出鋼板的脫空程 度，從而更好地檢測鋼板和混凝土的粘貼質量，更好地進行維修，以防止事故發(fā)生。
[0041] 2、鋼管脫空超聲檢測方法的步驟4為在鋼管表面涂抹耦合劑，對每個測線用檢測 裝置進行檢測，在鋼管表面涂抹耦合劑比較費時，且該步驟需要對每個測線逐個檢測，比較 費時，工作量大，而本發(fā)明提供的方案中使用掃描裝置，可對不同檢測點進行自動掃描，時 間短，不需逐個檢測，工作量小，工作效率高。
[0042] 3、鋼管脫空超聲檢測方法的步驟2需要用小錘對拱肋各測線進行敲擊，然后根據(jù) 敲擊聲對鋼管內的混凝土密實度進行初判，記錄判處結果，將判處有缺陷的地方作為重點 檢測對象，因為敲擊由操作人員執(zhí)行，不同操作人員的習慣不一樣，力度不一樣，細心程度 也不一樣，且使用的小錘可能也會不相同，故主觀因素影響較大，很有可能影響初判結果， 漏掉有缺陷的地方，其檢測準確率有待提升。本方案提供的檢測方法均為自動檢測，不需要 人工敲擊鋼板，故不存在主觀因素的影響，檢測可靠性高。
[0043] 4、鋼管脫空超聲檢測方法中需要人工使用小錘敲擊，且需要逐個涂抹耦合劑，操 作復雜繁瑣，而本發(fā)明提供的技術方法無需人工操作，使用簡單方便。
[0044] 5、本方案提供的檢測裝置設備輕巧、對人體無害、靈敏度高、適用性好、穿透力強， 可及時得到探傷結果，并能在線檢查正在運行的裝置和設備。
[0045] 6、采用空間交叉對測法，布置檢測點較少，且可對構件進行較大范圍掃描，從而得 到更準確的檢測結果。
[0046] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0047] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領 域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附 圖，其中：
[0048]圖1是本技術方案提供的檢測裝置的示意圖；
[0049]圖2是超聲波探頭的檢測點布置圖；
[0050] 圖3是鋼板脫粘時的超聲波傳播路線圖；
[0051] 圖中：1、發(fā)射換能器，2、接收換能器，3、掃描裝置，4、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，41、數(shù)據(jù)存儲 模塊，42、數(shù)據(jù)分析模塊，43、預警模塊，44、放大器，45、示波器；
[0052] 01、鋼板，02、混凝土。
【具體實施方式】
[0053]下面結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯 然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0054]請參閱圖1~圖3,一種鋼板粘貼密實度檢測裝置，包括多個用于發(fā)射超聲波的發(fā) 射換能器1、多個用于接收超聲波的接收換能器2、掃描裝置3和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4。
[0055] 所述發(fā)射換能器1、所述接收換能器2與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4依次連接，所述掃描裝 置3-端連接所述發(fā)射換能器1，另一端連接所述接收換能器2,所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4包括用 于放大所述接收換能器2接收到的信號的放大器44和用于對數(shù)據(jù)進行圖形顯示的示波器 45 〇
[0056] -種鋼板粘貼密實度檢測方法，包括如下步驟：
[0057] S1、在鋼板混凝土構件兩側對應且均勻地布置若干檢測點；
[0058] S2、將各個所述發(fā)射換能器1布置在鋼板01-側的檢測點上，同時將各個所述接收 換能器2布置在混凝土 02-側對應的檢測點上；
[0059] S3、連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4與各個所述接收換能器2,所述掃描裝置3在檢測點范 圍內對構件進行來回掃描，各檢測點信息同時測出，然后所述接收換能器2將信號輸入所述 數(shù)據(jù)處理系4統(tǒng)進行處理，最后輸出檢測結果，需要進行下個區(qū)域的檢測時，將檢測裝置移 至相應的位置即可。
[0060] 請參閱圖2，鋼板01-側的超聲波檢測點記為Ml~M8 (此處以8個檢測點為例，實際 檢測中根據(jù)需要確定），混凝土 02-側的超聲波檢測點記為N1~N8，M1~M8處均布置有所述 發(fā)射換能器1，N1~N8處均布置有所述接收換能器2,布置完畢后，所述掃描裝置3在檢測點 范圍內對構件進行來回掃描，然后開始檢測。檢測時，檢測點Ml~M8處的各個所述發(fā)射換能 器1同時發(fā)射超聲波，檢測點N1~N8處的各個所述接收換能器2同時相應接收超聲波，N1接 收Ml發(fā)射的超聲波，N2接收M2發(fā)射的超聲波，依次類推。各個檢測點根據(jù)檢測需要均勻分 布。
[0061] 為保證測試結果的準確性，測試過程中，必須使用同一臺檢測裝置，同一對收發(fā)換 能器、同一電壓及相同的發(fā)射頻率。
[0062]超聲波空間交叉對測法的檢測原理詳述如下：
[0063]請繼續(xù)參閱圖2和圖3,根據(jù)多面體展開后兩點之間的最短距離可以得出圖3所示 的Ml和N1之間沿鋼板的最短距離為M1RN1的路徑長度，因此，基于超聲波傳輸?shù)脑恚?br>，其中，^7?為所述發(fā)射換能器1的發(fā)射探頭和所述接收換能器2 的接收探頭之間最短的距離，為兩探頭之間沿鋼板01的最短距離。
[0064] 若鋼板的聲速?。ぁ? 5 70〇111/8計，根據(jù)模型結構截面尺寸射1#1. = 1205/?洲，_ Ml兄VI = 1886/;""，由tc = ts得vc = 3651.5m/s，因此可得知鋼板粘貼質量情況。
[0065] 鋼板粘貼缺陷主要表現(xiàn)為脫粘，定量檢測脫粘尺寸有其上限值，上限值是由于透 射波遲于折射波或繞射波到達檢測點而未能成為首波所致，因此超聲波的繞射過脫空缺陷 后再通過混凝土內部到達接收換能器的傳播時間為：
[0067] 則脫空或脫粘厚度定量檢測的實際上限值為hmax=(U-t) · vk
[0068] 其中D為檢測點之間混凝土0 2的厚度;α為入射角；Vk為超聲波在空氣中的傳播速 度;d為鋼板厚度。
[0069]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)4包括數(shù)據(jù)存儲模塊41、數(shù)據(jù)分析模塊42和預警模塊 43,所述數(shù)據(jù)存儲模塊41、所述數(shù)據(jù)分析模塊42與所述預警模塊43依次連接，所述放大器44 連接所述數(shù)據(jù)存儲模塊41，所述示波器45連接所述預警模塊43。
[0070]進一步地，所述數(shù)據(jù)分析模塊42包括計算方法選擇模塊和計算結果比較模塊，所 述計算方法選擇模塊、所述計算結果比較模塊相互連接。
[0071 ] 進一步地，所述步驟S3具體包括如下步驟：
[0072] S31、所述接收換能器2接收到的信號被所述放大器44放大，經(jīng)放大的信號隨后被 傳輸至所述數(shù)據(jù)存儲模塊41;
[0073] S32、所述數(shù)據(jù)存儲模塊41將接收到的經(jīng)放大的信號輸送至所述數(shù)據(jù)分析模塊42;
[0074] S33、所述數(shù)據(jù)分析模塊42對收到的信號進行計算分析，判斷方法包括首波聲時法 (聲速法）、波形識別法、首波頻率法以及首波幅度法等，所述示波器45對所述數(shù)據(jù)分析模塊 42輸出的信號進行波形的圖樣顯示，然后將分析信號傳輸至所述預警模塊43,所述預警模 塊43顯示所述數(shù)據(jù)分析模塊42的分析結果，若數(shù)據(jù)超出預設范圍，則進行預警，并定量評估 鋼板粘貼脫空量，即密實度的大小;若數(shù)據(jù)在正常范圍內，則顯示正常。
[0075] 進一步地，所述步驟S33包括選擇適用于不同場合的計算方法的步驟和比較不同 的計算結果精度的步驟，具體為設置自動選擇功能鍵，里面編制多種鋼板粘貼質量的判斷 方法模塊，根據(jù)需要選取不同的方法進行分析判斷。
[0076] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是利用 本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，直接或間接運用在其它相關的 技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種鋼板粘貼密實度檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括多個用于發(fā)射超聲 波的發(fā)射換能器（1)、多個用于接收超聲波的接收換能器(2)、掃描裝置(3)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (4)； 多個所述發(fā)射換能器（1)、多個所述接收換能器(2)與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)依次連接， 所述掃描裝置(3)-端連接所述發(fā)射換能器(1)，另一端連接所述接收換能器(2)，所述數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)(4)包括用于放大所述接收換能器(2)接收到的信號的放大器(44)和用于對數(shù)據(jù) 進行圖形顯示的示波器(45)。2. 根據(jù)權利要求1所述的鋼板粘貼密實度檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (4)包括數(shù)據(jù)存儲模塊(41)、數(shù)據(jù)分析模塊(42)和預警模塊(43)，所述數(shù)據(jù)存儲模塊(41)、 所述數(shù)據(jù)分析模塊(42)與所述預警模塊(43)依次連接。3. 根據(jù)權利要求2所述的鋼板粘貼密實度檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析模塊 (42) 包括相互連接的計算方法選擇模塊和計算結果比較模塊。4. 一種鋼板粘貼密實度檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 在鋼板混凝土構件兩側對應且均勻地布置若干檢測點； 52、 將多個所述發(fā)射換能器（1)布置在鋼板(01)-側的檢測點上，同時將多個所述接收 換能器(2)布置在混凝土 (02)-側的檢測點上； 53、 連接所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(4)與各個所述接收換能器(2)，所述掃描裝置(3)在檢測點 范圍內對構件進行來回掃描，各檢測點信息同時測出，然后所述接收換能器(2)將信號輸入 所述數(shù)據(jù)處理系(4)統(tǒng)進行處理，最后輸出檢測結果，需要進行下個區(qū)域的檢測時，將檢測 裝置移至相應的位置即可。5. 根據(jù)權利要求4所述的鋼板粘貼密實度檢測方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括 如下步驟： 531、 所述接收換能器(2)接收到的信號被所述放大器(44)放大，經(jīng)放大的信號隨后被 傳輸至所述數(shù)據(jù)存儲模塊(41); 532、 所述數(shù)據(jù)存儲模塊(41)將接收到的經(jīng)放大的信號輸送至所述數(shù)據(jù)分析模塊(42); 533、 所述數(shù)據(jù)分析模塊(42)對收到的信號進行計算分析，所述示波器(45)對所述數(shù)據(jù) 分析模塊（42)輸出的信號進行波形的圖樣顯示，然后將分析信號傳輸至所述預警模塊 (43) ，所述預警模塊(43)顯示所述數(shù)據(jù)分析模塊(42)的分析結果，若數(shù)據(jù)超出預設范圍，則 進行預警;若數(shù)據(jù)在正常范圍內，則顯示正常。6. 根據(jù)權利要求4所述的鋼板粘貼密實度檢測方法，其特征在于，所述步驟S33包括選 擇適用于不同場合的計算方法的步驟和比較不同的計算結果精度的步驟。
【文檔編號】G01N29/04GK105866247SQ201610240799
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】梁曉東, 唐艷, 唐登波, 劉德坤
【申請人】湖南聯(lián)智橋隧技術有限公司