一种智能化冲击映像法检测系统的制作方法

本发明涉及土木工程无损检测技术领域，具体涉及一种智能化冲击映像法检测系统。

背景技术：

我国基础设施建设取得了巨大发展，重大水利设施、岩土和地下工程相继竣工，如渡槽、桥梁、隧洞等。基于长足的技术进步与不断扩张的市场需求，工程结构物的尺度越来越大。大型工程结构物常采用混凝土结构或预应力混凝土结构，其结构设计复杂、施工工艺要求高、质量控制难度大，工程质量问题也越来越常见。在混凝土施工阶段，结构体积大，混凝土用量大、浇筑速度快，振捣效果不易满足要求，结构内部存在空鼓、不密实区域等不良工程现象。在混凝土固结过程中，水化热较大，结构易产生不均匀温度应变与较大的温度应力。由于混凝土材料抗拉强度较低，结构易在外力约束作用下，因不均匀温度应力产生裂缝等损坏。在运行阶段，受到重载机车、地震、恶劣自然环境等的影响，结构在正常工作状态下受到各种动荷载的作用，甚至是地震力等灾害荷载作用，结构产生内部裂缝、脱空等缺陷。

混凝土内部空洞、裂缝等的存在，将对工程结构正常工作状态下的承载性能、安全性产生较大影响。对于水工结构物，在较高的水压力作用下，其防渗性能将急剧下降，结构耐久性和使用寿命受到较大影响。通常，采用钻孔取芯等手段对结构内部缺陷进行探测，但此类方法会对结构本身造成伤害，且成本高、效率低。而传统的无损检测方法，如回弹法、超声波法和雷达法等，容易受到钢筋网分布、结构尺寸等因素的影响，检测条件限制因素多，测试效率与质量不够高。

冲击映像法是是一种高效高质量的工程无损检测方法。该方法基于弹性波场理论，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。通过波场变化，获得介质缺陷尺寸、形态、位置等信息。该方法具备操作灵活、效率高、适应性好的特点，对于大型混凝土结构的内部裂缝检测具有重要的应用价值。

目前，冲击映像法采用的设备系统比较简单，数据采集易受外界环境的干扰，采集质量还不够高。对冲击映像法检测系统进行系统化、集成化的深入研发至关重要。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种智能化冲击映像法检测系统，用于土木工程无损检测领域的数据采集与接收，可以实现智能化检测。

本发明提供的智能化冲击映像法检测系统，包括：

控制单元，用户通过所述控制单元编写程序代码；

主机单元，与所述控制单元相连，并将所述控制单元中的程序代码转换为激发指令；

激发单元，用于响应所述主机单元的激发指令，执行激发动作；和

接收单元，用于接收所述激发动作的激发数据并将所述激发数据发送至所述主机单元。

可选地，所述主机单元将接收到的激发数据转换为可显示数据并通过所述控制单元进行显示。

可选地，所述接收单元为多个振动传感器，多个所述振动传感器采用以所述激发单元为中心的环形阵列排布方式以使得一次激发动作可接收多个方向的激发数据。

可选地，所述主机单元对于其接收的激发数据具有两种工作模式，分别为高分辨率模式和标准分辨率模式，其中，所述高分辨率模式为对多个振动传感器所采集到的激发数据进行单独处理，所述标准分辨率模式为对多个振动传感器所采集到的激发数据进行叠加处理。

可选地，所述主机单元通过所述控制单元控制以发出单次激发指令、多次激发指令或编码激发指令。

可选地，所述主机单元内置有供电电源，所述供电电源用于对所述激发单元以及所述主机单元进行持续供电。

可选地，所述激发单元与所述接收单元之间通过隔振连接杆固定连接以避免所述激发单元的反作用力。

可选地，所述控制单元为计算机，所述主机单元包括可编程控制器，所述激发单元为电磁激发器。

可选地，还包括封闭的钢制防护罩，所述钢制防护罩包覆所述激发单元和所述接收单元以避免外部的电磁信号干扰。

可选地，所述主机单元与所述控制单元之间通过数据连接线连接。

由上述技术方案可知，本发明提供的智能化冲击映像法检测系统，可以通过控制单元编写激发指令的程序代码，并通过主机单元来发出激发指令，激发单元响应该激发指令后由接收单元接收该激发指令的激发数据并发送至主机单元，整个检测过程实现智能化控制。本发明的智能化冲击映像法检测系统，可以快速高效的采集检测数据并对该检测数据进行实时处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例所提供的智能化冲击映像法检测系统的结构示意图；

图2是图1所示智能化冲击映像法检测系统的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

图1是本发明实施例所提供的智能化冲击映像法检测系统的结构示意图。参见图1，所述智能化冲击映像法检测系统包括：

控制单元1，用户通过所述控制单元1编写程序代码；

主机单元2，与所述控制单元1相连，并将所述控制单元1中的程序代码转换为激发指令；

激发单元3，用于响应所述主机单元2的激发指令，执行激发动作；和

接收单元4，用于接收所述激发动作的激发数据并将所述激发数据发送至所述主机单元2。

本发明提供的智能化冲击映像法检测系统，可以通过控制单元1编写激发指令的程序代码，并通过主机单元2来发出激发指令，激发单元3响应该激发指令后由接收单元4接收该激发指令的激发数据并发送至主机单元2，整个检测过程实现智能化控制。本发明的智能化冲击映像法检测系统，可以快速高效的采集检测数据并对该检测数据进行实时处理。

所述主机单元2将接收到的激发数据转换为可显示数据并通过所述控制单元1进行显示。主机单元2实时处理各个测点的激发数据，并实时分析结果。同时，控制单元1上设有供显示数据及图像的显示屏，显示屏可以实时显示采集到的激发数据以及分析后的结果，对于质量不高以及无效的检测数据，显示屏也会及时反馈出来，以提醒用户及时处理。控制单元1还可以实时显示激发力度，对激发力度进行归一化处理，消除激发力度不一的影响。

图2是图1所示智能化冲击映像法检测系统的俯视图。参见图2，所述接收单元4为多个振动传感器，多个所述振动传感器采用以所述激发单元3为中心的环形阵列排布方式以使得一次激发动作可接收多个方向的激发数据。振动传感器采用环形阵列排布的方式，可以同时获得多个方向的采集数据，系统空间的分辨率高。

所述主机单元2对于其接收的激发数据具有两种工作模式，分别为高分辨率模式和标准分辨率模式，其中，所述高分辨率模式为对多个振动传感器所采集到的激发数据进行单独处理，所述标准分辨率模式为对多个振动传感器所采集到的激发数据进行叠加处理。

在高分辨率标准模式下，可编程控制器分别对多个激发数据进行处理，得到八个方位的检测结果，检测精度高。在标准分辨率模式下，八个激发数据被叠加形成一个检测结果，可以综合表达以激发点为中心、激发点与振动传感器间距为半径的圆形区域的检测结果，系统的抗干扰能力强。

现有冲击映像法采用一个传感器和锤击激发方式，结果随机性较大，为了减轻激发点和接收点局部特性(如有尘土、沙粒等)的随机影响，一般采用多次激发，然后把数据叠加的方式，极大地降低了检测效率。而在本申请中，可以一次激发获取多个激发数据，可以大大提高检测效率。

多个振动传感器被同角度、等间距排列在圆周上，中心为激振震源，每一振动传感器的偏移距离一致，一次激发将同时获得多方向的采集数据，压制不同方向随机噪音的干扰。同时，可以多次激发并叠加采集数据，压制测点的随机噪音。通过环形阵列的排布可以提高整个系统的抗干扰能力，同时激发数据的采集质量较高。

所述主机单元2通过所述控制单元1控制以发出单次激发指令、多次激发指令或编码激发指令。该激发指令可以实现连续、自由激发功能。

所述主机单元2内置有供电电源，所述供电电源用于对所述激发单元3以及所述主机单元2进行持续供电。供电电源集成在主机单元2内部，供电电源为大容量电池，可以对电磁激发器进行供电，可以适应于无法提供电源的现场。

所述激发单元3与所述接收单元4之间通过隔振连接杆6固定连接以避免所述激发单元3的反作用力。所述激发单元3为电磁激发器，电磁激发器外部固定有中心腔室5。由于电磁激发器在工作过程中，将产生一定反作用力，中心腔室5以及隔振连接杆6采用柔性材料或弹性材料，达到隔振效果。

由于电磁激发器在工作状态下电流不断变化，因此会产生电信号和磁信号。为了屏蔽电信号和磁信号，提高振动传感器的抗干扰能力，所述智能化冲击映像法检测系统还包括封闭的钢制防护罩，所述钢制防护罩包覆所述激发单元3和所述接收单元4以避免外部的电磁信号干扰。由于电磁激发器在工作状态下的电流不断变化，将产生电磁感应等现象。将电磁激发器、振动传感器封闭在钢制的中心腔室5内，并采用带屏蔽功能的各型电缆，以及钢制防护罩包裹，屏蔽内、外部电磁信号干扰。

电磁激发器位于环形阵列的几何中心，并固定在中心腔室5内，其电路线路集成到主电缆内部，并通过主电缆与主机单元2相连。

所述主机单元2包括可编程控制器，可编程控制器集成在主机单元2内部并通过数据连接线与控制单元1相连。所述控制单元1为个人计算机，可编程控制器可以由计算机控制。

隔振连接杆6为柔性阻尼杆，接收单元4能够稳定自立在介质表面，并通过自重与介质表面良好耦合，适应介质表面不平整的现场条件。

所述电磁激发器通过激发锤实现激发动作。电磁激发器的激发能量主要是通过通电电流控制的，此外，电磁激发器的激发力度还与激发锤的行程有关，行程越大，激发力度越大。通过可编程控制器调节电流大小与激发锤行程，达到控制激发力度的功能。同时，激发锤安装有力传感器，为了消除或降低因行程偏差而产生的激振力差异，可在控制单元1的显示屏上，实时动态显示激发力度的具体数值。

当放下振动传感器时，每一振动传感器分别与介质表面单点接触，并通过自重与介质表面良好耦合，适用于各种介质表面不平整的现场条件。所述振动传感器与所述隔振连接杆6之间设有隔振卡扣。隔振卡扣可以实现振动传感器与隔振连接杆6之间的固定连接。

现有冲击映像法为了提高传感器设置效率和灵活性，采用手持传感器的方式，将传感器压紧在检测面上。人手的颤动直接影响检测数据的质量，同时传感器暴露在外部环境中，容易受到风雨、外部噪音等干扰。而在本申请中，电磁激发器可以实现连续自动激发功能，对同一测点进行多次激发、接收，压制不同方向随机噪音的干扰，同时，对采集数据进行多次叠加，压制测点的随机噪音，可以提高数据可靠度。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。