一种混凝土表面浅裂缝超声波三维检测装置的制造方法
【技术领域】：
[0001] 本实用新型涉及一种混凝土表面浅裂缝超声波三维检测装置，属工程超声波无损 检测设备技术领域，适用于深度不超过50cm的混凝土表面浅裂缝的检测。
【背景技术】：
[0002] 本技术应用领域主要针对以下三类混凝土构件：1、在建工程开裂混凝土构件；2、 因自然灾害（地震、洪水、泥石流）或交通事故（车辆船只冲撞等）的开裂混凝土构件；3、 一些需要长期监控的特殊开裂混凝土构件，特别是一些受力开裂混凝土构件，根据交通运 输部相关规定都必须对开裂混凝土构件进行检测；以确保通车使用过程中混凝土构件能安 全运营。目前在进行混凝土构件裂缝检测时通常采用的方法是超声波跨裂缝平测法，现有 装置能测出浅裂缝的垂直深度。但在实际检测工作中现有装置仍然存在三个问题：1、测出 的浅裂缝深度与实际深度误差大；2、不能测出浅裂缝在混凝土的内部走向；3、数据采集的 精度差，数据采集量少。
[0003] 为克服现有混凝土构件浅裂缝检测装置检测误差大、浅裂缝内部走向不明、采集 精度差的缺点，提供本实用新型。经文献检索，未见与本实用新型相同的公开报道。
【发明内容】
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[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种混凝土浅裂缝三维检测 装置。
[0005] 本实用新型的混凝土表面浅裂缝三维检测装置，由支架（1)、支架支撑脚（2)、固 定扶手（3)、水准器（4)、长方形滑块（5)、超声波平面探头（6)、轮式编码器（7)、滑动助力扶 手（8)、滑块中心标示点（9)、数据传输线（10)、及超声波仪（11)组成；其装配关系为：两个 支架支撑脚（2)安装在由阻波性能好的材料制成的长方形支架（1)两端的下方，两个固定 扶手（3)安装在支架（1)两端的上方，一个水准器（4)安装在支架（1)中间点的上方，一个 长方形滑块（5)安装在支架（1)下方的中间滑槽中，两个超声波平面探头（6)置于长方形 滑块（5)两端的下方，一个轮式编码器（7)置于长方形滑块（5)的一侧面，三条数据传输线 (10) -端分别与两个超声波平面探头（6)和轮式编码器（7)连接，另一端与超声波仪（11) 连接。
[0006] 本实用新型采用市场购买的产品及材料按常规方法改装或制备。
[0007] 本实用新型的优点在于：
[0008] 1、浅裂缝深度检测误差小，通过本检测装置能出浅裂缝的止点与混凝土表面的垂 直交叉点，再通过直角三角形公式计算出裂缝的准确长度；现有装置检测的浅裂缝深度为 理论垂直深度，与实际浅裂缝深度有很大的误差，本装置检测出的浅裂缝深度相比现有装 置更加全面客观；
[0009] 2、能准确测出浅裂缝内部走向，通过本检测装置能测出浅裂缝的止点与混凝土 表面的垂直交叉点，通过该交叉点在混凝土表面裂缝两边的分布情况，能判断出浅裂缝在 混凝土内部的走向，能通过浅裂缝的深度和内部走向为构件的受力分析提供有效的科学数 据；
[0010] 3、采集数据量大，本装置通过编码器和超声波传感探头同时记录所采集到的声学 参数和距离参数，相比现有装置所采集的数据更多更客观；
[0011] 4、通过本装置所采集到的数据，能在三维坐标系上绘制出浅裂缝的三维坐标分布 图，能为科学的分析浅裂缝形成原因提供客观数据。
【附图说明】：
[0012] 图1为本实用新型主视结构示意图；
[0013] 图2为本实用新型左视结构示意图；
[0014] 图3为本实用新型俯视结构示意图；
[0015] 图4为本实用新型仰视结构示意图。
[0016] 图5为本实用新型工作原理图。
[0017] 图6为本实用新型采集不跨缝测线数据时检测原理图。
[0018] 图7为本实用新型采集跨缝测线数据时检测原理图。
[0019] 图8为本实用新型现场检测线的布置图。
[0020] 图9为本实用新型检测开始时的示意图。
[0021] 图10为本实用新型检测声时值出现最小值时的示意图。
[0022] 图11为本实用新型检测结束时的示意图。
[0023] 图12显示在坐标轴x、y、z上画出裂缝的三围坐标图。
【具体实施方式】：
[0024] 如图所示，本实用新型的混凝土表面浅裂缝三维定位检测装置，由支架1、支架支 撑脚2、固定扶手3、水准器4、长方形滑块5、超声波平面探头6、轮式编码器7、滑动助力扶 手8、滑块中心标示点9、数据传输线10、及超声波仪11)组成；其装配关系为：两个支架支 撑脚2安装在由阻波性能好的材料制成的长方形支架1两端的下方，两个固定扶手3安装 在支架1两端的上方，一个水准器4安装在支架1中间点的上方，一个长方形滑块5安装在 支架1下方的中间滑槽中，两个超声波平面探头6置于长方形滑块5两端的下方，一个轮式 编码器7置于长方形滑块5的一侧面，三条数据传输线10 -端分别与两个超声波平面探头 6和轮式编码器7连接，另一端与超声波仪11连接。
[0025] 本实用新型采用市场购买的产品及材料按常规方法改装或制备。其中支架1、支架 支撑脚2、长方形滑块5采用阻波性能好的材料制成，防止超声波平面探头6中发射探头所 发射的超声波直接通过支架1、支架支撑脚2、长方形滑块5传到接受探头。
[0026] 本实用新型的工作原理及检测实施步骤如下：
[0027] 1、装置工作原理
[0028] 使用超声波法检测混凝土缺陷时，通过耦合剂，声波从发射换能器（发射换探头） 发出，在遇到混凝土中缺陷时会产生绕射、反射和折射，因而到达接收换能器（接收换探 头）时声时、波幅及主频将发生改变。超声波法就是利用这些声波特征参数来判别混凝土 的缺陷。本装置在检测混凝土表面浅裂缝时发射换能器与接收换能器等距同时移动，当换 能器间距的中心点与裂缝止点在混凝土表面的垂直投影点垂直时，声波所经过的路径最 短，所采集的声时值最小。详见图5。
[0029] 本装置的检测原理是，当装置采集不跨缝测线数据时声波通过耦合剂由发射换能 器的a点发出，通过b点，再由接收换能器的d点接收，详见图6。
[0030] 当装置采集跨缝测线数据时声波通过耦合剂由发射换能器的a点发出，绕过裂缝 在混凝土内的止点c点，再由接收换能器的d点接收，详见图7。
[0031] 2、仪器设备的准备与调试
[0032] 查看裂缝的分布图和延伸方向，裂缝必须处于干燥干净状态，裂缝内不能有水和 杂物存在。清除裂缝周围混凝土表面的浮浆及灰尘，调试超声波检测仪，查看仪器是否工作 正常，测出并记录系统声时。
[0033] 3、现场检测线的布置
[0034] ①、布置检测基准线，在裂缝一侧质量较好、没有浮浆、且较平整的区域布置一条 与水平线垂直的垂线作为检测基准线，详见图8 ;
[0035] ②、布置跨缝测线，根据检测现场的需要平均等分基准线，通过基准线上每一个等 分点画与基准线垂直的水平线，且每一条水平线均穿过裂缝。所画出的每一条水平线都作 为跨缝测线，详见图8;
[0036] ③、布置不跨缝测线，在裂缝附近（同一块混凝土上）找质量较好、没有裂缝、没有 浮浆、且较平整的区域布置一条长度大于1200mm的测线，作为不跨缝测线，详见图8。
[0037] ④、布置裂缝起点测线，通过裂缝起点画与基准线垂直的水平线。所画出的水平线 作为裂缝起点测线，详见图8;
[0038] ⑤、布置裂缝终点测线，通过裂缝终点画与基准线垂直的水平线。所画出的水平线 作为裂缝终点测线，详见图8。
[0039] 4、数据采集
[0040] ①、测量记录每条跨缝测线上基准线等分点与裂缝交叉点之间的距离，裂缝起点 与基准线的垂直距离，裂缝终点与基准线的垂直距离；
[0041] ②、安装检测装置，将两个支撑点固定在所检测的跨缝线上，同时让支架中心点与 裂缝交叉点垂直。将滑块移动到支架的一端紧贴支架，详见图9。
[0042] ③、数据采集，打开超声波仪11调试设备找到首波，移动检测长方形滑块5,采集 超声波声时数据和轮式编码器7距离数据。在采集过程中声时数据会出现大小变化，当声 时数据出现最小值时，记录滑块中点对应在混凝土表面垂直投影点，详见图10。将滑块移动 到支架的另一端紧贴支架时，完成所测跨缝线的数据采集，保存采集到的数据。详见图11。
[0043] ④、用上述方法完成所有跨缝线的数据采集。
[0044] 5、数据分析处理
[0045] ①波速计算
[0046] 本装置在采集不跨缝测线数据时，发射换能器所发射出的超声波可直接由a点传 播到接收换能器的d点，a点与d点之间的距离ad使用尺子直接测量，超声波所走的声时t 可由超声仪采集数值修正后得出，超声波在正常的混凝土中波速Vm可通过下面公式计算：
[0047] t =
[0048] Vi= ab/t
[0050] 式中：t一声时值；
【主权项】
1. 一种混凝土表面浅裂缝三维检测装置，其特征在于该检测装置由支架（I)、支架支 撑脚（2)、固定扶手（3)、水准器（4)、长方形滑块（5)、超声波平面探头（6)、轮式编码器 (7)、滑动助力扶手（8)、滑块中心标示点（9)、数据传输线（10)、及超声波仪（11)组成；其 装配关系为：两个支架支撑脚（2)安装在由阻波性能好的材料制成的长方形支架（1)两端 的下方，两个固定扶手（3)安装在支架（1)两端的上方，一个水准器（4)安装在支架（1)中 间点的上方，一个长方形滑块（5)安装在支架（1)下方的中间滑槽中，两个超声波平面探头 (6)置于长方形滑块（5)两端的下方，一个轮式编码器（7)置于长方形滑块（5)的一侧面， 三条数据传输线（10) -端分别与两个超声波平面探头（6)和轮式编码器（7)连接，另一端 与超声波仪（11)连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种混凝土表面浅裂缝超声波三维检测装置，属工程超声波无损检测设备技术领域。该装置由支架(1)、支架支撑脚(2)、固定扶手(3)、水准器(4)、滑块(5)、超声波平面探头(6)、轮式编码器(7)、滑动助力扶手(8)、滑块中心标示点(9)、数据传输线(10)、及超声波仪(11)组成。该装置的优点在于：浅裂缝深度检测误差小；能准确测出浅裂缝在混凝土内部的走向，为构件的受力分析提供有效的科学数据；采集数据量大，本装置通过编码器和超声波传感探头同时记录所采集到的声学参数和距离参数；通过本装置所采集到的数据，能在三维坐标系上绘制出浅裂缝的三维坐标分布图，能为科学的分析浅裂缝形成原因提供客观数据。
【IPC分类】G01B17-00
【公开号】CN204461377
【申请号】CN201520156618
【发明人】邹磊, 杨敏, 邓旭东, 刘艳莉, 周雨亭, 符德省, 宋泽冈, 殷继华
【申请人】云南省公路科学技术研究院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月19日