本文關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷超聲檢測(cè)方法研究　出處：《南昌航空大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 超聲波檢測(cè) 混凝土結(jié)構(gòu) 有限差分 合成孔徑聚焦成像技術(shù)

【摘要】：混凝土由于具有穩(wěn)固、耐久、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用樓房、橋梁、水利等公共設(shè)施的建設(shè)之中。但是近幾年公路、橋梁坍塌等災(zāi)難事件頻繁發(fā)生,嚴(yán)重危害我們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。為了保證人身財(cái)產(chǎn)安全,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)已成為我國(guó)急需重點(diǎn)解決的問(wèn)題。對(duì)此,本文從聲衰減系數(shù)入手,研究了混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)超聲檢測(cè)信號(hào)和超聲圖像的影響,針對(duì)混凝土實(shí)際檢測(cè)時(shí)結(jié)構(gòu)噪聲大,缺陷信號(hào)難以有效提取的問(wèn)題,提出將合成孔徑聚焦成像技術(shù)應(yīng)用到混凝土檢測(cè)中。主要研究工作如下:針對(duì)混凝土聲衰減大、表面粗糙等不利于測(cè)量聲學(xué)特征參數(shù)的問(wèn)題,利用空氣耦合超聲檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量混凝土中的超聲波衰減系數(shù)。首先根據(jù)超聲波在空氣中傳播不同距離時(shí)聲壓幅值的衰減,計(jì)算超聲波在空氣中的衰減系數(shù);然后根據(jù)超聲波在空氣和混凝土界面處聲壓幅值的變化,計(jì)算超聲波在空氣和混凝土界面處的聲壓反射率;最后根據(jù)超聲波在穿過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)后聲壓幅值的衰減,得到超聲波在混凝土中的衰減系數(shù)。采用有限差分仿真軟件建立混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)值模型,對(duì)含有不同深度和大小缺陷的混凝土模型進(jìn)行了數(shù)值模擬,并搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到缺陷回波信號(hào)。通過(guò)將數(shù)值模擬的波形與實(shí)驗(yàn)波形對(duì)比可知,模擬和實(shí)驗(yàn)信號(hào)波形符合良好。根據(jù)測(cè)量的衰減系數(shù)為參考依據(jù),在數(shù)值模擬中加入了相應(yīng)的衰減系數(shù),分析了不同衰減系數(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。結(jié)果表明:缺陷回波信號(hào)幅值隨衰減系數(shù)的增加顯著降低,給混凝土超聲檢測(cè)帶來(lái)了極大困難。針對(duì)實(shí)際檢測(cè)混凝土?xí)r結(jié)構(gòu)噪聲大,回波信號(hào)難以提取的情況,將合成孔徑聚焦成像技術(shù)應(yīng)用到超聲波混凝土檢測(cè)中。數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:將合成孔徑成像算法應(yīng)用于混凝土超聲檢測(cè)后,缺陷回波幅值明顯增加,結(jié)構(gòu)噪聲得到了一定抑制。相比于超聲B掃描圖像,合成孔徑聚焦圖像具有更高的信噪比和分辨率,更有利于發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部的異常結(jié)構(gòu),為混凝土材料中缺陷的有效檢出提供解決思路。
[Abstract]:Concrete is widely used in the construction of public facilities such as buildings, bridges, water conservancy and other public facilities because of its advantages of stability, durability and low price. However, in recent years, disasters such as highway and bridge collapse have occurred frequently. Serious harm to our personal safety and property safety. In order to ensure the safety of personal and property, nondestructive testing of concrete structures has become an urgent need to solve the problem. For this, this paper starts with the sound attenuation coefficient. The influence of concrete complex structure on ultrasonic detection signal and ultrasonic image is studied. In view of the problem that the structure noise is large and the defect signal is difficult to extract effectively in the actual detection of concrete. The main research work is as follows: aiming at the problem that the acoustic attenuation of concrete is large, the surface is rough and so on, it is difficult to measure the acoustic characteristic parameters. The ultrasonic attenuation coefficient of concrete is measured by air-coupled ultrasonic detection system. Firstly, the attenuation coefficient of ultrasonic wave in air is calculated according to the attenuation of the amplitude of sound pressure when ultrasonic waves propagate at different distances in the air. Then, according to the change of ultrasonic pressure amplitude at the air and concrete interface, the acoustic pressure reflectance of the ultrasonic wave at the air and concrete interface is calculated. Finally, the attenuation coefficient of ultrasonic wave in concrete is obtained according to the attenuation of ultrasonic wave amplitude after passing through concrete structure. The numerical model of concrete structure is established by using finite difference simulation software. The concrete model with different depth and size was numerically simulated, and the experimental system was set up to get the echo signal of the defect. By comparing the simulated waveform with the experimental waveform, we can know. According to the measured attenuation coefficient, the corresponding attenuation coefficient is added to the numerical simulation. The influence of different attenuation coefficients on the detection results is analyzed. The results show that the amplitude of defect echo signal decreases significantly with the increase of attenuation coefficient. It brings great difficulties to concrete ultrasonic detection. In view of the situation that the structure noise is large and the echo signal is difficult to extract when the concrete is tested in practice. The synthetic aperture focusing imaging technology is applied to ultrasonic concrete detection. The numerical simulation and experimental results show that the amplitude of defect echo increases obviously when the synthetic aperture imaging algorithm is applied to the ultrasonic detection of concrete. Compared with B-scan ultrasound images, synthetic aperture focusing images have higher SNR and resolution, which is more helpful to find the abnormal structure of concrete. It provides a solution for the effective detection of defects in concrete materials.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TU37;TU317

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭詩(shī)惠;孔搏;蔡春聲;張建仁;曾學(xué);;GFRP-混凝土組合板界面抗剪連接性能的試驗(yàn)研究[J];工程力學(xué);2017年02期

2 劉力博;;基于沖擊回波法的混凝土構(gòu)件厚度及內(nèi)部缺陷檢測(cè)技術(shù)研究[J];天津建設(shè)科技;2016年05期

3 張建濱;;C30高性能混凝土強(qiáng)度影響試驗(yàn)研究[J];低溫建筑技術(shù);2016年10期

4 張景奎;崔德密;嚴(yán)衛(wèi)中;;混凝土缺陷智能化快速檢測(cè)與定量識(shí)別技術(shù)研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2016年19期

5 陸春勇;;淺談混凝土材料及結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[J];建筑知識(shí);2016年04期

6 劉茂軍;王根偉;許國(guó)平;周勝鍇;;基于聲發(fā)射的混凝土破壞機(jī)理及強(qiáng)化方法研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2016年09期

7 董桂華;;超聲波檢測(cè)混凝土內(nèi)部孔洞尺寸研究[J];黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2016年01期

8 張斌;何梅洪;楊濤;;復(fù)合材料空氣耦合超聲檢測(cè)技術(shù)[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2015年12期

9 �？〗�;盧超;川]媫一郎;;非接觸空氣耦合超聲波的材料無(wú)損評(píng)價(jià)與檢測(cè)[J];浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年07期

10 焦?jié)?陳偉;周建平;;超聲回彈法檢測(cè)攀鋼高爐礦渣混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J];四川建筑科學(xué)研究;2013年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 張永燕;;混凝土裂縫研究[A];工程技術(shù)發(fā)展論文集[C];2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 密士文;混凝土中超聲波傳播機(jī)理及預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量檢測(cè)方法研究[D];中南大學(xué);2013年

2 張力偉;混凝土損傷檢測(cè)聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用研究[D];大連海事大學(xué);2012年

3 杜英華;合成孔徑聚焦超聲成像技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2010年

4 吳豐收;混凝土探測(cè)中探地雷達(dá)方法技術(shù)應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2009年

5 李秋鋒;混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部異常超聲成像技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

6 黃靚;混凝土超聲波層析成像的理論方法和試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 吳超;鋼筋混凝土梁損傷過(guò)程聲發(fā)射信號(hào)的分形特征試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

2 王禹;混凝土內(nèi)部異常超聲陣列成像算法研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

3 楊洋;基于合成孔徑聚焦的CRH動(dòng)車(chē)輪對(duì)超聲成像方法研究[D];西南交通大學(xué);2014年

4 陳培;混凝土結(jié)構(gòu)中缺陷的雷達(dá)成像技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2012年

5 劉恩才;基于沖擊回波法無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的試驗(yàn)及工程應(yīng)用研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2012年

6 倫志強(qiáng);回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的不確定度研究[D];華南理工大學(xué);2011年

7 蔡青;超聲波檢測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷的定量化研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2011年

8 宋雙陽(yáng);混凝土強(qiáng)度非破損檢測(cè)技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2008年

9 徐勝林;基于紅外熱像的混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)[D];武漢理工大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1437209