[发明专利]一种基于解卷积技术的超声无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于解卷积技术的超声无损检测方法，属于超声检测及分析技术领域。

背景技术

波纹管广泛应用于预应力桥梁结构中，波纹管注浆压浆是极其重要的工序，波纹管注浆压浆不密实，直接导致桥梁、梁体结构丧失使用性能，导致严重的安全问题。近些年来，超声无损检测技术(NDT)越来越多应用于混凝土结构内部问题的检测工作中。

一些研究者基于脉冲回波法，通过使用一种高效简单的装置得到的时域脉冲回波信号能够检测出混凝土中的裂缝。基于瞬时频率熵的超声无损检测方法可以估计结构体中缺陷的时频位置，而且还能识别多个缺陷；利用瑞利波频谱分析法可以检测大体积、层状混凝土结构质量和确定结构中半闭合或充有水的裂缝的深度有较高精度；相关法处理接收到的回波信号，不仅能有效地排除随机干扰，同时还能保留缺陷信号的完整信息。

但在实际孔道预应力波纹管压浆质量检测中，内部问题往往是无规则形状的缺陷或空腔，一般的信号处理方法对缺陷分析特征不够明显，存在漏判、误判等现象，检测效率低，尤其是难以定位缺陷位置，而对于缺陷形状则更加难以显示。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于突破缺陷形状显示这一瓶颈，提出一种基于解卷积技术的无损检测方法，能够准确提取缺陷各个表面的深度，最终呈现出缺陷的形状，方法简单高效，可靠性高。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于解卷积技术的超声无损检测方法，包括如下步骤：

S1、由发射换能器和接收换能器组成的换能器组以固定间隔r_i、同时沿待测结构体的端部切面的周向每隔固定距离a，以一发一收的模式采集结构体内部的数据信息，直至换能器组回到原位；

S2、将换能器组沿待测结构体轴向方向平移距离S，然后重复步骤S1，采集距待测结构体上次测试切面的距离为S处的切面周向的数据信息；

S3、多次重复步骤S2，直至检测完整个待测区域；

S4、基于解卷积算法，定位并提取缺陷各个表面的深度信息x_i；

S5、通过MATLAB反向求解深度坐标x_i，并用图像显示出得到的缺陷信息数据，展示出待测结构体的缺陷形状。

前述发射换能器产生经过汉宁窗函数调制的高频大功率超声脉冲信号，用于检测待测结构体，所述接收换能器对回波信号Y(t)进行接收并存储在计算机中。

前述待测结构体为混凝土结构体，内部有波纹管。

本发明中，X(t)＝Y(t)⊙H(w)，其中，“⊙”代表解卷积运算，X(t)是输入缺陷信号，H(w)是无缺陷的结构体系统响应，Y(t)是回波信号。

本发明中，其中，s(i)为超声波从发射换能器经过缺陷反射到接收换能器经历的路程，v为在待测结构体中超声波的波速，t(i)为缺陷表面反射回波的时间，x_i为待求取的发射换能器A到缺陷点C的距离，r_i为发射换能器A到接收换能器B的距离。

前述距离a和距离S相等且均小于固定间隔r_i。

本发明的有益之处在于：本发明针对结构体的压浆质量进行无损检测，提出一种分辨率更高、可靠性更强的无损检测方法，基于解卷积技术对回波信号进行逐点处理并分析，提取出缺陷各个表面的深度信息，定位出缺陷位置，并呈现缺陷形状，从而得到结构体的内部结构信息；利用解卷积的信道补偿特性能力，实现缺陷的定位和缺陷的成像，能够用于如混凝土结构体的无损检测，缺陷分辨率高，可视性强，方便直观地了解波纹管内部的缺陷形状，排查出一些危害性较大的缺陷，方便及时实施补救措施，降低危害性，是一种精确、实用、经济的无损检测方法，能够有效地对桥梁或建筑等管状或截面为矩形的结构体进行质量监测和维护，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的待检测的混凝土结构体的结构示意图；

图2是本发明的换能器组沿待测结构体周向位移的示意图；

图3是本发明的换能器组沿待测结构体轴向位移的示意图；

图4是本发明的方法中的解卷积原理的示例波形图；

图5是本发明的方法提取缺陷表面深度(切面视角)的示意图；

图6是本发明的方法提取缺陷表面深度(轴向视角)的示意图。

图中附图标记的含义：1、钢绞线，2、水泥浆，3、波纹管，4、混凝土，5、发射换能器，6、接收换能器，7、缺陷。

具体实施方式