专利名称：结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种结构面板下脱空的检测装置及检测方法，特别涉及一种结 构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及检测方法。
背景技术：
结构面板下脱空是由于先天的面板和基层间分离或后天面层塑性弯沉恢复 后而形成的。如混凝土路面板下脱空出现后，由于道路养护和环境原因，脱空 区域会随着使用周期的延长而逐渐发展。由于脱空的存在，致使车辆载荷在路 面板体内产生最大弯拉应力的荷载发生了变化，产生最大弯拉应力值随脱空区 的范围扩大而急剧增大，而随着脱空区域面积的增大，道路的传荷能力下降很 快，如果不早期发现和治理，就会使路面板早期断裂，降低路面板的的使用寿 命，同时，也增加了行驶车辆的危险性，降低了舒适性。再如其它结构，如墙 体脱空也存在类似的问题。
为解决结构面板下脱空早期发现的问题，申请号为200710027724. 5的专利 申请公开了声振法水泥路面面板底托空检测方法及检测仪，通过定向声音传感 器获得敲击路面板的声音信号，经过计算机分析后得到是否脱空的结论；这种 方法虽然能在一定程度上早期发现路面下基层脱空，但是受到外界千扰比较明 显，当外界噪音较大时，则影响检测的准确性；同时，敲击路面本身产生声音， 也会使检测结果产生误差，此外，由于敲击利用重力，因此，此方法无法检测 墙体等垂直面的脱空现象。
因此，需要一种结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，能够排除外界噪 声对检测结果的干扰，操作简单方便，能够快速准确的得到检测结果，为早期发现和治理结构面板下脱空提供准确依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装 置及检测方法，能够排除外界噪声对检测结果的干扰，操作简单方便，能够快 速准确的得到检测结果，为早期发现和治理结构面板下脱空提供准确依据，装 置结构简单，成本低。
本发明的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，包括激振装置、加速度 传感器、信号放大器、数据采集仪和计算机，所述加速度传感器设置在待检测 结构面板上，在待检测结构面板受激振装置激振时，保证加速度传感器与待检 测结构面板同步振动；加速度传感器的振动响应信号输出端依次通过信号放大 器和数据采集仪输入计算机。
进一步，所述激振装置设置力传感器，所述力传感器的信号输出端依次通 过压力信号放大器和数据采集仪输入计算机；
进一步，所述激振装置为激励力定量化的激励器，包括支架、外壳、拉杆、 导向杆和锤头，所述外壳设置在支架上，外壳设置有上端盖和下端盖，所述导 向杆以可上下移动的方式设置在外壳内，拉杆穿过上端盖与导向杆上端固定连 接，锤头穿过下端盖与导向杆下端固定连接；导向杆上端和上端盖之间设置施 力弹簧，导向杆下端与下端盖之间设置回力弹簧；所述力传感器设置在锤头下
—山
顿；
进一步，所述加速度传感器紧贴在待检测结构面板上； 进一步，所述锤头下端设置有锤头垫，所述力传感器设置在锤头垫与锤头 下端之间。
本发明还公开了一种利用结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置检测结构 面板下脱空的方法，包括以下步骤
a.将加速度传感器紧贴在待检测结构面板上，利用激振装置敲击待检测结构面板，测得密实结构面板固有频率或/和振幅，并将固有频率或/和振幅数值 储存至计算机；
b.在待检测结构面板选定检测范围并设置至少一个检测点，将检测点上设 置加速度传感器，利用激振装置瞬间冲击待检测结构面板，测得检测点振动频 率或/和振幅，并与固有频率或/和振幅比较。
进一步，步骤a中，所述激振装置为激励力定量化的激励器，调整激励力 定量化的激励器的施力弹簧和回力弹簧的刚度，使施力弹簧最大弹力情况下锤 头对检测点只冲击一次；
进一步，步骤b中，所述检测点在结构面板上均匀分布；
进一步，激振装置设置力传感器，步骤a和步骤b中，在瞬间冲击待检测 结构面板的同时，利用力传感器测得冲击力数值，使冲击力定量化；
进一歩，步骤a和步骤b中，所述加速度传感器采用紧贴的方式设置在待 检测结构面板上。
本发明的有益效果是本发明的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及 检测方法，利用密实面层与基体脱空面层在瞬态冲击下的响应频率或/和振幅不 同，能够快速准确的得到结构面板下是否脱空的检测结果，能够排除外界噪声 对检测结果的干扰，操作简单方便，为早期发现和治理结构面板下脱空提供准 确依据，装置结构简单，制造成本低；激振装置设置力传感器，可以将瞬态冲 击力的大小定量化或根据瞬态冲击力与面板振动频率或/和振幅之间的对应关 系对检测结果进行分析，使检测结果更为精确；采用激励力定量化的激励器， 进一步保证检测结果的准确性；激励器结构简单，利用激励弹簧进行敲击，因 此可以用于墙体托空检测；加速度传感器紧密粘贴在待检测结构面板上，保证 加速度传感器与检测点振动同步进行，使检测结果更为精确。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明结构原理示意图； 图2为激励器结构示意图。
具体实施例方式
本实施例中待检测结构面板为混凝土路面结构。
本实施例的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，包括激振装置2、加速 度传感器1、信号放大器4、数据采集仪5和计算机6，加速度传感器1设置在 待检测结构面板7上，在待检测结构面板7受激振装置2激振时，保证加速度 传感器1与待检测结构面板7同步振动，本实施例中，加速度传感器1紧贴在 待检测结构面板7上，加速度传感器1的振动响应信号输出端依次通过信号放 大器4和数据采集仪5输入计算机6;
激振装置2为激励力定量化的激励器，包括支架27、外壳21、拉杆20、导 向杆25和锤头28，所述外壳21设置在支架27上，外壳21设置有上端盖22和 下端盖23，导向杆25以可上下移动的方式设置在外壳21内，拉杆20穿过上端 盖22与导向杆25上端固定连接，锤头28穿过下端盖23与导向杆25下端固定 连接；导向杆25上端和上端盖22之间设置施力弹簧24，导向杆25下端与下端 盖23之间设置回力弹簧26;锤头28下端设置有锤头垫29，在锤头垫29与锤 头28下端之间设置力传感器8，激励力大小可以用改变激励行程或锤头质量来 调整，并将沖击力定量化；力传感器8的信号输出端依次通过压力信号放大器3 和数据采集仪5输入计算机6。
当然，激振装置2并不局限于本实施例的结构，也可以是重锤等其它施力 装置，都能达到发明目的；加速度传感器1并不局限于紧贴在待检测结构面板7 上，也可以通过其它刚性构件设置于待检测结构面板7上，同样可实现发明目 的。
本发明的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置检测结构面板下脱空的方 法，包括以下步骤a. 将加速度传感器1紧贴在待检测结构面板7上，用激振装置2瞬间冲击 待检测结构面板7，调整激励力定量化的激励器的施力弹簧和回力弹簧的刚度， 使施力弹簧最大弹力情况下锤头对检测点只冲击一次；测得密实结构面板固有 频率和振幅，并将固有频率和振幅数值储存至计算机6;激振装置2为前述激励 力定量化的激励器；同时，利用力传感器8测得冲击力数值，使冲击力定量化。
b. 在待检测结构面板7选定检测范围并设置在结构面板上均匀分布的多个 检测点，将每个检测点上紧密粘贴加速度传感器l，利用激振装置2瞬间冲击待 检测结构面板7，测得检测点振动频率和振幅，并与固有频率和振幅比较，同时， 利用力传感器8测得冲击力数值，使冲击力定量化，保证每次冲击的瞬态冲击 力的数值不变或保持在一定范围内；
在冲击力定量化的前提下，如果有检测点振动频率明显小于固有频率，或 检测点振幅明显大于固有振幅，则有脱空现象，否则重新选择检测点进行检测； 这种检测方式消除了噪音等其它干扰因素的影响，检测结果客观、准确。 同时检测频率和振幅，能够取得多项数据，保证结果的准确性。 当然，检测过程中，也可以只检测固有频率或振幅，同样也能达到发明目的。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1. 一种结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，其特征在于包括激振装置(2)、加速度传感器(1)、信号放大器(4)、数据采集仪(5)和计算机(6)，所述加速度传感器(1)设置在待检测结构面板(7)上，在待检测结构面板(7)受激振装置(2)激振时，保证加速度传感器(1)与待检测结构面板(7)同步振动；加速度传感器(1)的振动响应信号输出端依次通过信号放大器(4)和数据采集仪(5)输入计算机(6)。
2. 根据权利要求1所述的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，其特征 在于所述激振装置(2)设置力传感器(8)，所述力传感器(8)的信号输出 端依次通过压力信号放大器(3)和数据采集仪(5)输入计算机(6)。
3. 根据权利要求2所述的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，其特征 在于所述激振装置(2)为激励力定量化的激励器，包括支架(27)、外壳(21)、 拉杆(20)、导向杆(25)和锤头(28)，所述外壳(21)设置在支架(27)上， 外壳(21)设置有上端盖(22)和下端盖(23)，所述导向杆(25)以可上下移 动的方式设置在外壳(21)内，拉杆(20)穿过上端盖(22)与导向杆(25) 上端固定连接，锤头(28)穿过下端盖(23)与导向杆(25)下端固定连接； 导向杆(25)上端和上端盖(22)之间设置施力弹簧(24)，导向杆(25)下端 与下端盖(23)之间设置回力弹簧(26);所述力传感器(8)设置在锤头(28) 下端。
4. 根据权利要求3所述的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，其特征 在于所述加速度传感器(1)紧贴在待检测结构面板(7)上。
5. 根据权利要求4所述的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，其特征 在于所述锤头(28)下端设置有锤头垫(29)，所述力传感器(8)设置在锤 头垫(29)与锤头(28)下端之间。
6. —种利用权利要求1所述的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置检测结构面板下脱空的方法，其特征在于 包括以下步骤-a. 将加速度传感器(1)设置在待检测结构面板(7)上，用激振装置(2) 瞬间冲击待检测结构面板(7)，测得密实结构面板固有频率或/和振幅，并将固 有频率或/和振幅数值储存至计算机(6);b. 在待检测结构面板(7)选定检测范围并设置至少一个检测点，将检测 点上设置加速度传感器(1)，利用激振装置(2)瞬间冲击待检测结构面板(7)， 测得检测点振动频率或/和振幅，并与密实结构的固有频率或/和振幅比较。
7.根据权利要求6所述的检测结构面板下脱空的方法，其特征在于步 骤a中，所述激振装置(2)为激励力定量化的激励器，调整激励力定量化的激 励器的施力弹簧和回力弹簧的刚度，使施力弹簧最大弹力情况下锤头对检测点 只冲击一次。
8. 根据权利要求7所述的检测结构面板下脱空的方法，其特征在于步骤 b中，所述检测点在结构面板上均匀分布。
9. 根据权利要求6、 7或8所述的检测结构面板下脱空的方法，其特征在 于激振装置(2)设置力传感器(8)，步骤a和步骤b中，在瞬间冲击待检测 结构面板(7)的同时，利用力传感器(8)测得冲击力数值，使冲击力定量化。
10. 根据权利要求7所述的检测结构面板下脱空的方法，其特征在于步 骤a和步骤b中，所述加速度传感器(1)采用紧贴的方式设置在待检测结构面 板(7)上。
全文摘要
本发明公开了一种结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及检测方法，包括激振装置、加速度传感器、信号放大器、数据采集仪和计算机，加速度传感器设置在待检测结构面板上，在待检测结构面板受激振装置激振时，加速度传感器与待检测结构面板同步振动，加速度传感器的振动响应信号输出端依次通过信号放大器和数据采集仪输入计算机，本发明的结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置，利用密实面层与基体脱空面层在瞬态冲击下的响应频率与响应频率或振幅不同，能够快速准确的得到结构面板下是否脱空的检测结果，能够排除外界噪声对检测结果的干扰，操作简单方便，为早期发现和治理结构面板下脱空提供准确依据，装置结构简单，制造成本低。
文档编号G01N29/34GK101446572SQ20081023339
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者伟 张, 易志坚, 杨庆国, 静 王, 骑 王, 厉 钟, 西 韩 申请人:重庆交通大学