一種混凝土表面淺裂縫超聲波三維檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種混凝土表面淺裂縫超聲波三維檢測裝置，屬工程超聲波無損 檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，適用于深度不超過50cm的混凝土表面淺裂縫的檢測。
【背景技術(shù)】：
[0002] 本技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域主要針對以下三類混凝土構(gòu)件：1、在建工程開裂混凝土構(gòu)件；2、 因自然災(zāi)害（地震、洪水、泥石流）或交通事故（車輛船只沖撞等）的開裂混凝土構(gòu)件；3、 一些需要長期監(jiān)控的特殊開裂混凝土構(gòu)件，特別是一些受力開裂混凝土構(gòu)件，根據(jù)交通運(yùn) 輸部相關(guān)規(guī)定都必須對開裂混凝土構(gòu)件進(jìn)行檢測；以確保通車使用過程中混凝土構(gòu)件能安 全運(yùn)營。目前在進(jìn)行混凝土構(gòu)件裂縫檢測時(shí)通常采用的方法是超聲波跨裂縫平測法，現(xiàn)有 裝置能測出淺裂縫的垂直深度。但在實(shí)際檢測工作中現(xiàn)有裝置仍然存在三個(gè)問題：1、測出 的淺裂縫深度與實(shí)際深度誤差大；2、不能測出淺裂縫在混凝土的內(nèi)部走向；3、數(shù)據(jù)采集的 精度差，數(shù)據(jù)采集量少。
[0003] 為克服現(xiàn)有混凝土構(gòu)件淺裂縫檢測裝置檢測誤差大、淺裂縫內(nèi)部走向不明、采集 精度差的缺點(diǎn)，提供本實(shí)用新型。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，未見與本實(shí)用新型相同的公開報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種混凝土淺裂縫三維檢測 裝置。
[0005] 本實(shí)用新型的混凝土表面淺裂縫三維檢測裝置，由支架（1)、支架支撐腳（2)、固 定扶手（3)、水準(zhǔn)器（4)、長方形滑塊（5)、超聲波平面探頭（6)、輪式編碼器（7)、滑動(dòng)助力扶 手（8)、滑塊中心標(biāo)示點(diǎn)（9)、數(shù)據(jù)傳輸線（10)、及超聲波儀（11)組成；其裝配關(guān)系為：兩個(gè) 支架支撐腳（2)安裝在由阻波性能好的材料制成的長方形支架（1)兩端的下方，兩個(gè)固定 扶手（3)安裝在支架（1)兩端的上方，一個(gè)水準(zhǔn)器（4)安裝在支架（1)中間點(diǎn)的上方，一個(gè) 長方形滑塊（5)安裝在支架（1)下方的中間滑槽中，兩個(gè)超聲波平面探頭（6)置于長方形 滑塊（5)兩端的下方，一個(gè)輪式編碼器（7)置于長方形滑塊（5)的一側(cè)面，三條數(shù)據(jù)傳輸線 (10) -端分別與兩個(gè)超聲波平面探頭（6)和輪式編碼器（7)連接，另一端與超聲波儀（11) 連接。
[0006] 本實(shí)用新型采用市場購買的產(chǎn)品及材料按常規(guī)方法改裝或制備。
[0007] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0008] 1、淺裂縫深度檢測誤差小，通過本檢測裝置能出淺裂縫的止點(diǎn)與混凝土表面的垂 直交叉點(diǎn)，再通過直角三角形公式計(jì)算出裂縫的準(zhǔn)確長度；現(xiàn)有裝置檢測的淺裂縫深度為 理論垂直深度，與實(shí)際淺裂縫深度有很大的誤差，本裝置檢測出的淺裂縫深度相比現(xiàn)有裝 置更加全面客觀；
[0009] 2、能準(zhǔn)確測出淺裂縫內(nèi)部走向，通過本檢測裝置能測出淺裂縫的止點(diǎn)與混凝土 表面的垂直交叉點(diǎn)，通過該交叉點(diǎn)在混凝土表面裂縫兩邊的分布情況，能判斷出淺裂縫在 混凝土內(nèi)部的走向，能通過淺裂縫的深度和內(nèi)部走向?yàn)闃?gòu)件的受力分析提供有效的科學(xué)數(shù) 據(jù)；
[0010] 3、采集數(shù)據(jù)量大，本裝置通過編碼器和超聲波傳感探頭同時(shí)記錄所采集到的聲學(xué) 參數(shù)和距離參數(shù)，相比現(xiàn)有裝置所采集的數(shù)據(jù)更多更客觀；
[0011] 4、通過本裝置所采集到的數(shù)據(jù)，能在三維坐標(biāo)系上繪制出淺裂縫的三維坐標(biāo)分布 圖，能為科學(xué)的分析淺裂縫形成原因提供客觀數(shù)據(jù)。
【附圖說明】：
[0012] 圖1為本實(shí)用新型主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本實(shí)用新型左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3為本實(shí)用新型俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖4為本實(shí)用新型仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖5為本實(shí)用新型工作原理圖。
[0017] 圖6為本實(shí)用新型采集不跨縫測線數(shù)據(jù)時(shí)檢測原理圖。
[0018] 圖7為本實(shí)用新型采集跨縫測線數(shù)據(jù)時(shí)檢測原理圖。
[0019] 圖8為本實(shí)用新型現(xiàn)場檢測線的布置圖。
[0020] 圖9為本實(shí)用新型檢測開始時(shí)的示意圖。
[0021] 圖10為本實(shí)用新型檢測聲時(shí)值出現(xiàn)最小值時(shí)的示意圖。
[0022] 圖11為本實(shí)用新型檢測結(jié)束時(shí)的示意圖。
[0023] 圖12顯示在坐標(biāo)軸x、y、z上畫出裂縫的三圍坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0024] 如圖所示，本實(shí)用新型的混凝土表面淺裂縫三維定位檢測裝置，由支架1、支架支 撐腳2、固定扶手3、水準(zhǔn)器4、長方形滑塊5、超聲波平面探頭6、輪式編碼器7、滑動(dòng)助力扶 手8、滑塊中心標(biāo)示點(diǎn)9、數(shù)據(jù)傳輸線10、及超聲波儀11)組成；其裝配關(guān)系為：兩個(gè)支架支 撐腳2安裝在由阻波性能好的材料制成的長方形支架1兩端的下方，兩個(gè)固定扶手3安裝 在支架1兩端的上方，一個(gè)水準(zhǔn)器4安裝在支架1中間點(diǎn)的上方，一個(gè)長方形滑塊5安裝在 支架1下方的中間滑槽中，兩個(gè)超聲波平面探頭6置于長方形滑塊5兩端的下方，一個(gè)輪式 編碼器7置于長方形滑塊5的一側(cè)面，三條數(shù)據(jù)傳輸線10 -端分別與兩個(gè)超聲波平面探頭 6和輪式編碼器7連接，另一端與超聲波儀11連接。
[0025] 本實(shí)用新型采用市場購買的產(chǎn)品及材料按常規(guī)方法改裝或制備。其中支架1、支架 支撐腳2、長方形滑塊5采用阻波性能好的材料制成，防止超聲波平面探頭6中發(fā)射探頭所 發(fā)射的超聲波直接通過支架1、支架支撐腳2、長方形滑塊5傳到接受探頭。
[0026] 本實(shí)用新型的工作原理及檢測實(shí)施步驟如下：
[0027] 1、裝置工作原理
[0028] 使用超聲波法檢測混凝土缺陷時(shí)，通過耦合劑，聲波從發(fā)射換能器（發(fā)射換探頭） 發(fā)出，在遇到混凝土中缺陷時(shí)會產(chǎn)生繞射、反射和折射，因而到達(dá)接收換能器（接收換探 頭）時(shí)聲時(shí)、波幅及主頻將發(fā)生改變。超聲波法就是利用這些聲波特征參數(shù)來判別混凝土 的缺陷。本裝置在檢測混凝土表面淺裂縫時(shí)發(fā)射換能器與接收換能器等距同時(shí)移動(dòng)，當(dāng)換 能器間距的中心點(diǎn)與裂縫止點(diǎn)在混凝土表面的垂直投影點(diǎn)垂直時(shí)，聲波所經(jīng)過的路徑最 短，所采集的聲時(shí)值最小。詳見圖5。
[0029] 本裝置的檢測原理是，當(dāng)裝置采集不跨縫測線數(shù)據(jù)時(shí)聲波通過耦合劑由發(fā)射換能 器的a點(diǎn)發(fā)出，通過b點(diǎn)，再由接收換能器的d點(diǎn)接收，詳見圖6。
[0030] 當(dāng)裝置采集跨縫測線數(shù)據(jù)時(shí)聲波通過耦合劑由發(fā)射換能器的a點(diǎn)發(fā)出，繞過裂縫 在混凝土內(nèi)的止點(diǎn)c點(diǎn)，再由接收換能器的d點(diǎn)接收，詳見圖7。
[0031] 2、儀器設(shè)備的準(zhǔn)備與調(diào)試
[0032] 查看裂縫的分布圖和延伸方向，裂縫必須處于干燥干凈狀態(tài)，裂縫內(nèi)不能有水和 雜物存在。清除裂縫周圍混凝土表面的浮漿及灰塵，調(diào)試超聲波檢測儀，查看儀器是否工作 正常，測出并記錄系統(tǒng)聲時(shí)。
[0033] 3、現(xiàn)場檢測線的布置
[0034] ①、布置檢測基準(zhǔn)線，在裂縫一側(cè)質(zhì)量較好、沒有浮漿、且較平整的區(qū)域布置一條 與水平線垂直的垂線作為檢測基準(zhǔn)線，詳見圖8 ;
[0035] ②、布置跨縫測線，根據(jù)檢測現(xiàn)場的需要平均等分基準(zhǔn)線，通過基準(zhǔn)線上每一個(gè)等 分點(diǎn)畫與基準(zhǔn)線垂直的水平線，且每一條水平線均穿過裂縫。所畫出的每一條水平線都作 為跨縫測線，詳見圖8;
[0036] ③、布置不跨縫測線，在裂縫附近（同一塊混凝土上）找質(zhì)量較好、沒有裂縫、沒有 浮漿、且較平整的區(qū)域布置一條長度大于1200mm的測線，作為不跨縫測線，詳見圖8。
[0037] ④、布置裂縫起點(diǎn)測線，通過裂縫起點(diǎn)畫與基準(zhǔn)線垂直的水平線。所畫出的水平線 作為裂縫起點(diǎn)測線，詳見圖8;
[0038] ⑤、布置裂縫終點(diǎn)測線，通過裂縫終點(diǎn)畫與基準(zhǔn)線垂直的水平線。所畫出的水平線 作為裂縫終點(diǎn)測線，詳見圖8。
[0039] 4、數(shù)據(jù)采集
[0040] ①、測量記錄每條跨縫測線上基準(zhǔn)線等分點(diǎn)與裂縫交叉點(diǎn)之間的距離，裂縫起點(diǎn) 與基準(zhǔn)線的垂直距離，裂縫終點(diǎn)與基準(zhǔn)線的垂直距離；
[0041] ②、安裝檢測裝置，將兩個(gè)支撐點(diǎn)固定在所檢測的跨縫線上，同時(shí)讓支架中心點(diǎn)與 裂縫交叉點(diǎn)垂直。將滑塊移動(dòng)到支架的一端緊貼支架，詳見圖9。
[0042] ③、數(shù)據(jù)采集，打開超聲波儀11調(diào)試設(shè)備找到首波，移動(dòng)檢測長方形滑塊5,采集 超聲波聲時(shí)數(shù)據(jù)和輪式編碼器7距離數(shù)據(jù)。在采集過程中聲時(shí)數(shù)據(jù)會出現(xiàn)大小變化，當(dāng)聲 時(shí)數(shù)據(jù)出現(xiàn)最小值時(shí)，記錄滑塊中點(diǎn)對應(yīng)在混凝土表面垂直投影點(diǎn)，詳見圖10。將滑塊移動(dòng) 到支架的另一端緊貼支架時(shí)，完成所測跨縫線的數(shù)據(jù)采集，保存采集到的數(shù)據(jù)。詳見圖11。
[0043] ④、用上述方法完成所有跨縫線的數(shù)據(jù)采集。
[0044] 5、數(shù)據(jù)分析處理
[0045] ①波速計(jì)算
[0046] 本裝置在采集不跨縫測線數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)射換能器所發(fā)射出的超聲波可直接由a點(diǎn)傳 播到接收換能器的d點(diǎn)，a點(diǎn)與d點(diǎn)之間的距離ad使用尺子直接測量，超聲波所走的聲時(shí)t 可由超聲儀采集數(shù)值修正后得出，超聲波在正常的混凝土中波速Vm可通過下面公式計(jì)算：
[0047] t =
[0048] Vi= ab/t
[0050] 式中：t一聲時(shí)值；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混凝土表面淺裂縫三維檢測裝置，其特征在于該檢測裝置由支架（I)、支架支 撐腳（2)、固定扶手（3)、水準(zhǔn)器（4)、長方形滑塊（5)、超聲波平面探頭（6)、輪式編碼器 (7)、滑動(dòng)助力扶手（8)、滑塊中心標(biāo)示點(diǎn)（9)、數(shù)據(jù)傳輸線（10)、及超聲波儀（11)組成；其 裝配關(guān)系為：兩個(gè)支架支撐腳（2)安裝在由阻波性能好的材料制成的長方形支架（1)兩端 的下方，兩個(gè)固定扶手（3)安裝在支架（1)兩端的上方，一個(gè)水準(zhǔn)器（4)安裝在支架（1)中 間點(diǎn)的上方，一個(gè)長方形滑塊（5)安裝在支架（1)下方的中間滑槽中，兩個(gè)超聲波平面探頭 (6)置于長方形滑塊（5)兩端的下方，一個(gè)輪式編碼器（7)置于長方形滑塊（5)的一側(cè)面， 三條數(shù)據(jù)傳輸線（10) -端分別與兩個(gè)超聲波平面探頭（6)和輪式編碼器（7)連接，另一端 與超聲波儀（11)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種混凝土表面淺裂縫超聲波三維檢測裝置，屬工程超聲波無損檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該裝置由支架(1)、支架支撐腳(2)、固定扶手(3)、水準(zhǔn)器(4)、滑塊(5)、超聲波平面探頭(6)、輪式編碼器(7)、滑動(dòng)助力扶手(8)、滑塊中心標(biāo)示點(diǎn)(9)、數(shù)據(jù)傳輸線(10)、及超聲波儀(11)組成。該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：淺裂縫深度檢測誤差??；能準(zhǔn)確測出淺裂縫在混凝土內(nèi)部的走向，為構(gòu)件的受力分析提供有效的科學(xué)數(shù)據(jù)；采集數(shù)據(jù)量大，本裝置通過編碼器和超聲波傳感探頭同時(shí)記錄所采集到的聲學(xué)參數(shù)和距離參數(shù)；通過本裝置所采集到的數(shù)據(jù)，能在三維坐標(biāo)系上繪制出淺裂縫的三維坐標(biāo)分布圖，能為科學(xué)的分析淺裂縫形成原因提供客觀數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G01B17-00
【公開號】CN204461377
【申請?zhí)枴緾N201520156618
【發(fā)明人】鄒磊, 楊敏, 鄧旭東, 劉艷莉, 周雨亭, 符德省, 宋澤岡, 殷繼華
【申請人】云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月19日