本發(fā)明屬于拉索結構安全性監(jiān)測技術領域，具體涉及一種基于微波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統及其檢測方法。

背景技術：

隨著交通行業(yè)的迅速發(fā)展，拉索在橋梁方面的應用非常廣泛，但由于拉索因雨水，風的原因會造成腐蝕、斷絲等損傷現象，這對橋梁安全造成了很大的隱患。為了避免拉索的損傷缺陷對橋梁造成隱患，需要定期對拉索進行缺陷檢測和維護。

目前測試拉索銹蝕的方法有：(1)人工檢測法，主要是通過人工檢查拉索系統是否遭受銹蝕，索體是否有破損，定期對索體各部件涂刷防護漆，對已銹蝕的及時除銹，其優(yōu)點是可定性地直觀檢查，但缺點是檢測費人力物力，檢查范圍有限，且檢測結果僅可用于定性評估，難滿足定量評定要求，無法實現對突發(fā)性事故隱患的及時發(fā)現。(2)超聲波檢測法，主要通過超聲波探測器沿拉索延伸方向進行掃描，依據超聲波的不同振動頻率來判別被測拉索表面是否存在裂紋、銹坑等情況，以檢測拉索表面的缺陷，但該方法無法檢測到拉索內部的斷裂、銹蝕等缺陷，存在較大的盲區(qū)，且需要沿拉索延伸方向對拉索的整個索體進行逐步掃描，操作復雜、效率低，在實際工程中便利性不足。(3)放射線檢測法：根據拉索上銹蝕部位與未銹蝕部位對射線吸收能力的不同來實現缺陷檢測，可以檢測拉索表面及內部的損傷和缺陷，但其缺點是為了屏蔽對人體的輻射，射線裝置的整體體積往往較大，難以適用于實時長期監(jiān)測，而且如果射線泄漏可能會帶來輻射污染，存在較大的安全隱患。(4)電化學檢測法：電化學方法主要是根據電位差的范圍判斷纜索的銹蝕的可能性，實現缺陷檢測，但受測試局部區(qū)域可能會受到溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，容易導致出現檢測偏差。(5)磁致伸縮導波檢測法：現有的導波檢測方法通常是先采用磁化器將拉索的鋼材料磁化達到磁致伸縮效應敏感狀態(tài)，然后采用通有交變電流的激勵線圈產生激勵磁場作用在拉索上，利用拉索的磁致伸縮效應，在拉索上產生沿拉索傳播的磁致導波，若拉索上存在缺陷，則磁致導波將在缺陷處被反射返回，從而可以根據磁致導波的回波檢測來實現拉索缺陷的檢測，但該方法由于需要先借助專門的磁化器對拉索進行磁化后才能實施檢測，系統設備較為復雜、操作工序較為繁瑣，且若拉索不同部位的磁化不均衡可能導致磁致伸縮效應產生的導波存在多個不同模態(tài)，導致產生的磁致導波回波呈現多模態(tài)現象而難以進行有效的分析和缺陷識別，影響檢測準確性和有效性，此外通過磁致伸縮效應產生磁致導波的激勵頻率不能太高(受到材料磁導特性的限制，通常不能高于2000hz)，所產生的低頻磁致導波在傳播過程中衰減損耗較大，因此可檢測的拉索長度范圍較為有限。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的上述不足，本發(fā)明目的在于提供一種基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統，該系統利用傳輸線理論，能夠通過高頻的電磁脈沖激勵信號分別激勵被檢測拉索和與之平行布置的拉索外部輸電線，使得被施加電磁脈沖激勵信號的拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生沿被檢測拉索延伸方向傳播的電磁導波，用以實施拉索缺陷檢測，從而解決現有技術中拉索缺陷檢測的系統設備和操作工序復雜、檢測準確性不足、難以適用于對拉索缺陷的實時長期監(jiān)測等問題。

為解決上述技術問題，實現發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統，包括臨近并平行于被檢測拉索方向拉伸布置的拉索外部輸電線，且拉索外部電線與被檢測拉索的起始端和延伸末端均對齊設置，使得拉索外部輸電線和被檢測拉索構成平行雙線傳輸線結構；還包括用于輸出高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號的高頻電磁脈沖激勵裝置，以及用于進行拉索缺陷檢測的電磁導波接收檢測裝置；所述高頻電磁脈沖激勵裝置的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子分別與拉索外部輸電線和被檢測拉索的起始端進行電連接，使得拉索外部輸電線和被檢測拉索被高頻電磁脈沖激勵裝置施加電磁脈沖激勵信號后，能夠在拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生沿被檢測拉索延伸方向傳播的電磁導波，且拉索外部輸電線和被檢測拉索的延伸末端保持開路；所述電磁導波接收檢測裝置的電磁導波信號接收端的兩個接收端子并聯在高頻電磁脈沖激勵裝置的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子，用于通過電磁導波信號接收端接收高頻電磁脈沖激勵裝置輸出的電磁脈沖激勵信號以及被檢測拉索上電磁導波傳播過程中被反射的電磁導波回波信號，且根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

上述基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統中，作為優(yōu)選方案，所述高頻導波激勵裝置輸出電磁脈沖激勵信號的頻率范圍為10⁹～10¹⁰hz，輸出電磁脈沖激勵信號的信號長度為2～5個波長。

上述基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統中，具體而言，所述高頻導波激勵裝置包括高頻信號激勵源、前置信號放大器和電磁脈沖激勵信號輸出端；所述高頻信號激勵源的信號發(fā)射端通過前置信號放大器電連接至電磁脈沖激勵信號輸出端，用于產生高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號并經過前置信號放大器放大后從電磁脈沖激勵信號輸出端加以輸出。

上述基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統中，具體而言，所述電磁導波接收檢測裝置包括電磁導波信號接收端、集成信號放大器、濾波預處理模塊、模數轉換模塊和缺陷檢測處理計算機；所述電磁導波信號接收端依次通過集成信號放大器、濾波預處理模塊和模數轉換模塊電連接至缺陷檢測處理計算機的數據采集端，用于將接收到的電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號經過集成信號放大器放大后，由濾波預處理模塊進行濾波預處理，并由模數轉換模塊轉換為數字信號后，傳輸至缺陷檢測處理計算機；所述缺陷檢測處理計算機用于分別記錄電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號的接收時間，并檢測電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號的信號強度，從而根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

相應地，本發(fā)明還提供了采用上述基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統的方法。為此，本發(fā)明采用了如下的技術方案：

一種拉索缺陷檢測方法，具體包括如下步驟：

1)針對被檢測拉索，布置一根臨近并平行于被檢測拉索方向拉伸的拉索外部輸電線，且拉索外部電線與被檢測拉索的起始端和延伸末端均對齊設置，使得拉索外部輸電線和被檢測拉索構成平行雙線傳輸線結構，并增加設置用于輸出高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號的高頻導波激勵裝置，以及用于進行拉索缺陷檢測的電磁導波接收檢測裝置，將高頻電磁脈沖激勵裝置的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子分別與拉索外部輸電線和被檢測拉索的起始端進行電連接，且拉索外部輸電線和被檢測拉索的延伸末端保持開路，將電磁導波接收檢測裝置的電磁導波信號接收端的兩個接收端子并聯在高頻電磁脈沖激勵裝置的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子，構成如權利要求1所述基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統；

2)控制高頻導波激勵裝置向拉索外部輸電線和被檢測拉索輸出高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號，使得被施加電磁脈沖激勵信號的拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生沿被檢測拉索延伸方向傳播的電磁導波；

3)由電磁導波接收檢測裝置通過電磁導波信號接收端接收高頻電磁脈沖激勵裝置輸出的電磁脈沖激勵信號以及被檢測拉索上電磁導波傳播過程中被反射的電磁導波回波信號，且根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

上述的拉索缺陷檢測方法中，具體而言，所述步驟2)中，被施加電磁脈沖激勵信號的拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生的導波在沿被檢測拉索延伸方向傳播的過程中，若被檢測拉索上存在缺陷，沿被檢測拉索延伸方向傳播的導波會在被檢測拉索的缺陷處被分離為向后反射的電磁導波回波和向前繼續(xù)傳播的電磁導波余波，直至傳播至被檢測拉索的延伸末端時電磁導波余波被完全反射形成向后傳播的末端電磁導波回波，由電磁導波接收檢測裝置通過電磁導波信號接收端接收被檢測拉索上各次被反射的電磁導波回波。

上述的拉索缺陷檢測方法中，具體而言，所述步驟3)具體為：

31)電磁導波接收檢測裝置在接收到電磁脈沖激勵信號時，記錄接收到電磁脈沖激勵信號的時間t0，且檢測得到電磁脈沖激勵信號強度p0并加以記錄；

32)電磁導波接收檢測裝置分別接收各次電磁導波回波信號，分別記錄接收到各次電磁導波回波信號的時間ti，且分別檢測得到各次電磁導波回波信號的回波信號強度pi并加以記錄；其中，i∈{1,2,…,n}，n表示接收到電磁導波回波信號的總次數；

33)將接收到的各次電磁導波回波信號中接收時間最靠后、且回波信號強度最強的一個電磁導波回波信號判定為末端電磁導波回波信號，將末端電磁導波回波信號之前接收到的各次電磁導波回波信號均判定為缺陷處電磁導波回波信號，且計算末端電磁導波回波信號的接收時間tn與電磁脈沖激勵信號的接收時間t0的時間差δtn＝tn-t0，并根據被檢測拉索從起始端至延伸末端之間的延伸距離l計算確定導波傳播速度v＝2l/δtn；

34)針對任意的第i個缺陷處電磁導波回波信號，i∈{1,2,…,n-1}，根據該缺陷處電磁導波回波信號的接收時間ti與電磁脈沖激勵信號的接收時間t0的時間差δti＝ti-t0，計算得到第i個缺陷處電磁導波回波信號所對應的缺陷處在被檢測拉索上相對于起始端位置處的間隔距離xi＝(v×δti)/2，作為用以指示第i個缺陷處電磁導波回波信號所對應的缺陷處在被檢測拉索上的具體位置的缺陷位置信息，并根據第i個缺陷處電磁導波回波信號的回波信號強度pi與電磁脈沖激勵信號強度p0的比值作為第i個缺陷處損傷比例參數αi＝pi/p0，用以作為表征第i個缺陷處電磁導波回波信號所對應的缺陷處的損傷程度的損傷程度信息；由此確定被檢測拉索上各處缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

相比于現有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統的結構設計較為簡單，其檢測過程不需要使用精密傳感器或儀器設備，也不需要借助專門的磁化器設備，只需要利用高頻的激勵源用以產生高頻的電磁導波、結合電磁導波接收檢測裝置進行處理和檢測，使得系統設備和操作工序的復雜度都得到了降低，硬件設備成本低廉，檢測操作流程簡單方便。

2、本發(fā)明拉索缺陷檢測系統施拉索缺陷檢測的工作原理不受到拉索材料磁導特性的限制，而借助了傳輸線理論，因此能夠采用高頻的激勵源用以產生高頻的電磁導波進行檢測，相比于低頻信號而言，高頻的電磁導波在傳播過程中的衰減損耗極小，大幅延長了檢測的有效范圍，特別適用于對拉索這種長結構器件的檢測。

3、在本發(fā)明拉索缺陷檢測系統及其檢測方法中，由于在檢測時施加的電磁脈沖激勵信號的頻率是固定的，加之免去了磁化處理流程，電磁導波的傳播也不會受到磁化不均衡等因素的影響，因此保證了激勵產生的電磁導波在沿拉索延伸方向傳播的過程中呈現為單一模態(tài)，導波信號數據復雜度低，并且結合高頻電磁導波在拉索設計長度范圍內傳播衰減損耗小的特點，保證了電磁導波和回波傳播過程穩(wěn)定性好、抗干擾能力強，更易于檢測到拉索上存在的微小缺陷，與現有的拉索缺陷檢測技術相比具有較好的技術優(yōu)勢。

4、本發(fā)明的拉索缺陷檢測系統結合其檢測方法，不需要利用探測設備對拉索進行掃描探測，也不會產生輻射污染，只需要利用高頻的激勵源用以產生高頻的電磁導波、結合電磁導波接收檢測裝置進行處理和檢測即可，檢測過程簡單、快速，并且受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響小，非常利于在橋梁上進行組網式的拉索缺陷檢測，同時也適用于對拉索缺陷的實時長期監(jiān)測，具有很好的技術推廣應用價值。

附圖說明

圖1為平行雙線傳輸線理論的等效電路示意圖。

圖2為平行雙線傳輸線的等效電路單元的示意圖。

圖3為本發(fā)明基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明拉索缺陷檢測系統的檢測方法流程圖。

具體實施方式

針對現有技術中各不同拉索缺陷檢測方法存在的系統設備和操作工序復雜、檢測準確性不足、難以適用于對拉索缺陷的實時長期監(jiān)測等問題，本發(fā)明提供了一種以傳輸線理論為依據的拉索缺陷檢測系統和檢測方法，其目的是在探索一種全新的、更有效、更高效的拉索缺陷無損檢測方案。其原理是基于傳輸線產生電磁導波，電磁導波遇到缺陷會發(fā)生反射，就可以通過在發(fā)射端設置接收器對反射回來的電磁回波進行接收分析，從而用以推斷得出缺陷的缺陷位置信息和損傷程度信息。

本發(fā)明所應用的傳輸線上電磁導波理論簡述如下：描寫傳輸線電磁狀態(tài)的變量是線間電壓u和線上電流i，它們都是時間t及傳輸方向設為z的函數，在電路理論中，如圖1和圖2所示，傳輸線的參量是兩導體間的單位長度電容c0(f/m)，單位長度漏電導g0(s/m)，他們是并聯在線上的；導體上的單位長度電感l(wèi)0(h/m)和單位長度電阻r0(ω/m)，它們是串聯在傳輸線上。因此可將傳輸線分成許多無窮小的微分段dz，每個微分段都有并聯的電容c0dz，電導g0dz及串聯的電感l(wèi)0dz，電阻r0dz。整個傳輸線是由無窮個這樣的微分段級聯而成，其等效示意圖如圖1所示，基于基爾霍夫定律可得傳輸線方程：

z0和y0分別表示導體上的單位長度阻抗和單位長度導納，很容易判斷，傳輸線方程是典型的波動方程，方程(1)解出為：

方程(2)中，下角標+和-分別表示傳輸方向z的正方向(即入射波方向)和負方向(即反射波方向)，γ為描述電壓或電流行波沿傳輸線行進過程中的衰減和相移的傳播常數，ω為傳輸線的時諧信號角頻率，zc表示傳輸線的特征阻抗。由方程(2)可以看出，承載波動的物理量可以表達為線間電壓u和線上電流i的振蕩傳播，因此，此電磁導波為沿著傳輸線方向傳播的導波。

基于上述的傳輸線理論，本發(fā)明提供了一套拉索缺陷檢測系統，如圖3所示，該系統包括臨近并平行于被檢測拉索1方向拉伸布置的拉索外部輸電線2，且拉索外部電線2與被檢測拉索1的起始端和延伸末端均對齊設置，使得拉索外部輸電線2和被檢測拉索1構成平行雙線傳輸線結構；還包括用于輸出高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號的高頻電磁脈沖激勵裝置3，以及用于進行拉索缺陷檢測的電磁導波接收檢測裝置4。高頻電磁脈沖激勵裝置3的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子分別與拉索外部輸電線2和被檢測拉索1的起始端進行電連接，使得拉索外部輸電線和被檢測拉索被高頻電磁脈沖激勵裝置施加電磁脈沖激勵信號后，能夠在拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生沿被檢測拉索延伸方向傳播的電磁導波，且拉索外部輸電線和被檢測拉索的延伸末端保持開路。電磁導波接收檢測裝置4的電磁導波信號接收端的兩個接收端子并聯在高頻電磁脈沖激勵裝置3的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子，用于通過電磁導波信號接收端接收高頻電磁脈沖激勵裝置輸出的電磁脈沖激勵信號以及被檢測拉索上電磁導波傳播過程中被反射的電磁導波回波信號，且根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

從具體技術實現而言，系統中的高頻導波激勵裝置可以設計包括高頻信號激勵源、前置信號放大器和電磁脈沖激勵信號輸出端；高頻信號激勵源的信號發(fā)射端通過前置信號放大器電連接至電磁脈沖激勵信號輸出端，用于產生高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號并經過前置信號放大器放大后從電磁脈沖激勵信號輸出端加以輸出。而電磁導波接收檢測裝置可以設計包括電磁導波信號接收端、集成信號放大器、濾波預處理模塊、模數轉換模塊和缺陷檢測處理計算機；所述電磁導波信號接收端依次通過集成信號放大器、濾波預處理模塊和模數轉換模塊電連接至缺陷檢測處理計算機的數據采集端，用于將接收到的電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號經過集成信號放大器放大后，由濾波預處理模塊進行濾波預處理，并由模數轉換模塊轉換為數字信號后，傳輸至缺陷檢測處理計算機；缺陷檢測處理計算機則用于分別記錄電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號的接收時間，并檢測電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號的信號強度，從而根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息；具體實施時，缺陷檢測處理計算機可以采用頻譜儀等設備實現，也可以采用專門編程執(zhí)行缺陷檢測運算處理的計算機設備實現。

本發(fā)明基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統的工作原理如下。在臨近被檢測拉索位置處平行地布置一根拉索外部輸電線，使得被檢測拉索和拉索外部輸電線構成平行雙線傳輸線結構，從而通過高頻導波激勵裝置的電磁脈沖激勵信號輸出端向拉索外部輸電線和被檢測拉索輸出高頻且頻率固定的交流的電磁脈沖激勵信號，由傳輸線理論可知，由此施加的電磁脈沖激勵信號能夠使得被檢測拉索與被施加交流的電磁脈沖激勵信號的拉索外部輸電線之間產生電磁導波，并沿被檢測拉索延伸方向傳播。高頻導波激勵裝置輸出的電磁脈沖激勵信號的頻率范圍最好設定在10⁹～10¹⁰hz之間，因為10⁹～10¹⁰hz交流電信號的波長是亞厘米級的，根據瑞利法則，波長越短表征精度越高，這個波段的電磁脈沖激勵信號已能夠滿足對拉索缺陷檢測的精度要求，其檢測精度能夠達到1厘米誤差范圍以內，而電磁脈沖激勵信號的頻率再高就進入光學頻段無法激勵產生電磁導波了；而高頻導波激勵裝置輸出電磁脈沖激勵信號的信號長度優(yōu)選為2～5個波長，該信號長度范圍便于對其激勵產生的電磁導波信號進行識別，同時較短的信號長度也有助于減小識別時間的誤差。激勵產生的電磁導波在沿被檢測拉索延伸方向傳播的過程中，若被檢測拉索上存在缺陷(如銹蝕、斷絲等)，缺陷會改變缺陷位置的特性阻抗，因此沿被檢測拉索延伸方向傳播的電磁導波會在被檢測拉索的缺陷處因為阻抗不匹配而被分離為向后反射的電磁導波回波和向前繼續(xù)傳播的電磁導波余波，直至傳播至被檢測拉索的延伸末端時，電磁導波余波被完全反射形成向后傳播的末端電磁導波回波，并且由于導波在拉索的延伸末端是被完全反射，因此末端電磁導波回波是功率較強的反射波，相對而言，缺陷處反射的電磁導波回波是功率較弱的反射波。在高頻導波激勵裝置輸出電磁脈沖激勵信號時能夠被電磁導波接收檢測裝置通過其電磁導波信號接收端接收到，且電磁導波接收檢測裝置還能夠通過其電磁導波信號接收端接收被檢測拉索上各次被反射的電磁導波回波，從而可以根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比，分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息，實現對拉索的缺陷檢測。

由上述的系統結構和工作原理可以看到，本發(fā)明基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統的結構設計較為簡單，雖然也采用了導波檢測的手段，但與現有的導波檢測法相比，其檢測過程不需要使用精密傳感器或儀器設備，也不需要對被檢測拉索進行專門的磁化處理，因此也不需要借助專門的磁化器設備，只需要利用高頻的激勵源用以產生高頻的電磁導波、結合電磁導波接收檢測裝置進行處理和檢測，使得系統設備和操作工序的復雜度都得到了降低，硬件設備成本低廉，檢測操作流程簡單方便；同時，由于其實施拉索缺陷檢測的工作原理不受到拉索材料磁導特性的限制，而借助了傳輸線理論，因此能夠采用高頻的激勵源用以激勵產生高頻的電磁導波進行檢測，相比于低頻信號而言，高頻的電磁導波在傳播過程中的衰減損耗極小，大幅延長了檢測的有效范圍，特別適用于對拉索這種長結構器件的檢測；不僅如此，由于在檢測時施加的電磁脈沖激勵信號的頻率是固定的，加之免去了磁化處理流程，電磁導波的傳播也不會受到磁化不均衡等因素的影響，因此保證了激勵產生的電磁導波在沿拉索延伸方向傳播的過程中呈現為單一模態(tài)，導波信號數據復雜度低，并且結合高頻電磁導波在拉索設計長度范圍內傳播衰減損耗小的特點，保證了電磁導波和回波傳播過程穩(wěn)定性好、抗干擾能力強，更易于檢測到拉索上存在的微小缺陷，與現有的拉索缺陷檢測技術相比具有較好的技術優(yōu)勢。

由此，利用本發(fā)明的基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統對被檢測拉索進行缺陷檢測的檢測流程如圖4所示，檢測執(zhí)行步驟如下：

1)針對被檢測拉索，布置一根臨近并平行于被檢測拉索方向拉伸的拉索外部輸電線，且拉索外部電線與被檢測拉索的起始端和延伸末端均對齊設置，使得拉索外部輸電線和被檢測拉索構成平行雙線傳輸線結構，并增加設置用于輸出高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號的高頻導波激勵裝置，以及用于進行拉索缺陷檢測的電磁導波接收檢測裝置，將高頻電磁脈沖激勵裝置的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子分別與拉索外部輸電線和被檢測拉索的起始端進行電連接，且拉索外部輸電線和被檢測拉索的延伸末端保持開路，將電磁導波接收檢測裝置的電磁導波信號接收端的兩個接收端子并聯在高頻電磁脈沖激勵裝置的激勵信號輸出端的正極端子和負極端子，構成如權利要求1所述基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統。

該步驟主要用于布置構建本法發(fā)明基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統，其中，在具體執(zhí)行拉索外部輸電線、被檢測拉索、高頻導波激勵裝置和電磁導波接收檢測裝置之間的電連接操作時，可以選擇拉索外部輸電線被檢測拉索和對齊的任意一端作為起始端，相應地，被檢測拉索和拉索外部輸電線的另一端則作為延伸末端。至于系統中各組成部分的設備和技術要求已在前述段落中加以說明，這里不再重復闡述。

2)控制高頻導波激勵裝置向拉索外部輸電線和被檢測拉索輸出高頻且頻率固定的電磁脈沖激勵信號，使得被施加電磁脈沖激勵信號的拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生沿被檢測拉索延伸方向傳播的電磁導波。

該步驟中，被施加電磁脈沖激勵信號的拉索外部輸電線與被檢測拉索之間產生的電磁導波在沿被檢測拉索延伸方向傳播的過程中，若被檢測拉索上存在缺陷，沿被檢測拉索延伸方向傳播的導波會在被檢測拉索的缺陷處被分離為向后反射的電磁導波回波和向前繼續(xù)傳播的電磁導波余波，直至傳播至被檢測拉索的延伸末端時電磁導波余波被完全反射形成向后傳播的末端電磁導波回波，由電磁導波接收檢測裝置通過電磁導波信號接收端接收被檢測拉索上各次被反射的電磁導波回波。

3)由電磁導波接收檢測裝置通過電磁導波信號接收端接收高頻電磁脈沖激勵裝置輸出的電磁脈沖激勵信號以及被檢測拉索上電磁導波傳播過程中被反射的電磁導波回波信號，且根據電磁脈沖激勵信號與電磁導波回波信號的時間差和信號強度比分別確定被檢測拉索被檢測拉索上缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

該步驟的具體就處理流程為：

31)電磁導波接收檢測裝置在接收到電磁脈沖激勵信號時，記錄接收到電磁脈沖激勵信號的時間t0，且檢測得到電磁脈沖激勵信號強度p0并加以記錄；

32)電磁導波接收檢測裝置分別接收各次電磁導波回波信號，分別記錄接收到各次電磁導波回波信號的時間ti，且分別檢測得到各次電磁導波回波信號的回波信號強度pi并加以記錄；其中，i∈{1,2,…,n}，n表示接收到電磁導波回波信號的總次數；

33)將接收到的各次電磁導波回波信號中接收時間最靠后、且回波信號強度最強的一個電磁導波回波信號判定為末端電磁導波回波信號，將末端電磁導波回波信號之前接收到的各次電磁導波回波信號均判定為缺陷處電磁導波回波信號，且計算末端電磁導波回波信號的接收時間tn與電磁脈沖激勵信號的接收時間t0的時間差δtn＝tn-t0，并根據被檢測拉索從起始端至延伸末端之間的延伸距離l計算確定導波傳播速度v＝2l/δtn；

34)針對任意的第i個缺陷處電磁導波回波信號，i∈{1,2,…,n-1}，根據該缺陷處電磁導波回波信號的接收時間ti與電磁脈沖激勵信號的接收時間t0的時間差δti＝ti-t0，計算得到第i個缺陷處電磁導波回波信號所對應的缺陷處在被檢測拉索上相對于起始端位置處的間隔距離xi＝(v×δti)/2，作為用以指示第i個缺陷處電磁導波回波信號所對應的缺陷處在被檢測拉索上的具體位置的缺陷位置信息，并根據第i個缺陷處電磁導波回波信號的回波信號強度pi與電磁脈沖激勵信號強度p0的比值作為第i個缺陷處損傷比例參數αi＝pi/p0，用以作為表征第i個缺陷處電磁導波回波信號所對應的缺陷處的損傷程度的損傷程度信息；由此確定被檢測拉索上各處缺陷處的缺陷位置信息和損傷程度信息。

在上述步驟31)～34)的處理過程中，電磁導波接收檢測裝置接收到電磁導波回波信號的總次數n與被檢測拉索上存在的缺陷數量有直接的聯系，因為除了第n次電磁導波回波信號是由于導波傳播至被檢測拉索的延伸末端時反射形成的之外，其余n-1次電磁導波回波信號均是由于電磁導波傳播至拉索上缺陷處被分離而形成的，因此接收到電磁導波回波信號的總次數n＝n缺陷+1，n缺陷即為被檢測拉索上存在缺陷位置的數量。同時，雖然電磁導波接收檢測裝置所記錄的接收到電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號的時間與高頻導波激勵裝置發(fā)出電磁脈沖激勵信號的實際時間以及電磁導波回波返回到被檢測拉索起始端的實際時間可能存在偏差，但由于電磁導波接收檢測裝置接收到的電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號都經過集成信號放大器進行放大、經過濾波預處理模塊進行濾波預處理、經過模數轉換模塊轉換為數字信號后傳輸至缺陷檢測處理計算機進行處理，也就是說電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號傳輸到缺陷檢測處理計算機之前所經過的處理流程是一致的，因此，電磁導波接收檢測裝置記錄到的電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號接收時間之間的時間差與導波信號收發(fā)裝置采集到電磁脈沖激勵信號和電磁導波回波信號的時間差是相一致的，從而能夠很好的確保電磁導波接收檢測裝置對于導波傳播速度和被檢測拉索上缺陷處間隔距離的計算精度，從而能夠用以準確的確定被檢測拉索上各個缺陷處的具體所在位置；此外，借助高頻電磁導波在拉索設計長度范圍內傳播衰減損耗小的特性，每個缺陷處所分離的電磁導波回波的功率占原始電磁脈沖激勵信號功率的比例(即得到的缺陷處損傷比例參數)能夠較為真實、客觀的反映被檢測拉索上相應缺陷處的損傷程度，因此能夠根據電磁導波接收檢測裝置所處理得到的缺陷處損傷比例參數，對拉索缺陷處的損傷程度進行有效的分析應用，例如可以根據缺陷處損傷比例參數所呈現的損傷程度實現對拉索缺陷處的損傷成像等，具有很好的技術應用價值。

綜上所述，可以看到，本發(fā)明基于電磁波傳輸線理論的拉索缺陷檢測系統的整體結構設計較為簡單，而且不需要使用高精密度設備和儀器，硬件設備成本低廉，檢測操作流程簡單方便，并且能夠采用高頻的激勵源用以產生高頻的電磁導波進行檢測，大幅延長了檢測的有效范圍，并且保證了激勵產生的電磁導波在沿拉索延伸方向傳播的過程中呈現為單一模態(tài)，保證了電磁導波和回波傳播過程具有穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的優(yōu)點，更易于檢測到拉索上存在的微小缺陷；此外，本發(fā)明的拉索缺陷檢測系統結合其檢測方法，不需要利用探測設備對拉索進行掃描探測，也不會產生輻射污染，只需要利用高頻的激勵源用以產生高頻的電磁導波、結合電磁導波接收檢測裝置進行處理和檢測即可，檢測過程簡單、快速，并且受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響小，其檢測結果能夠用以準確的確定被檢測拉索上各個缺陷處的具體所在位置，并較為真實、客觀的反映被檢測拉索上相應缺陷處的損傷程度，非常利于在橋梁上進行組網式的拉索缺陷檢測，同時也適用于對拉索缺陷的實時長期監(jiān)測，具有很好的技術推廣應用價值。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。