發(fā)布時間：2018-01-17 17:20

  本文關鍵詞：混凝土結構內(nèi)部損傷超聲檢測方法研究　出處：《南昌航空大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 超聲波檢測 混凝土結構 有限差分 合成孔徑聚焦成像技術

【摘要】：混凝土由于具有穩(wěn)固、耐久、價格低等優(yōu)點而被廣泛應用樓房、橋梁、水利等公共設施的建設之中。但是近幾年公路、橋梁坍塌等災難事件頻繁發(fā)生,嚴重危害我們的人身安全和財產(chǎn)安全。為了保證人身財產(chǎn)安全,對混凝土結構無損檢測已成為我國急需重點解決的問題。對此,本文從聲衰減系數(shù)入手,研究了混凝土復雜結構對超聲檢測信號和超聲圖像的影響,針對混凝土實際檢測時結構噪聲大,缺陷信號難以有效提取的問題,提出將合成孔徑聚焦成像技術應用到混凝土檢測中。主要研究工作如下:針對混凝土聲衰減大、表面粗糙等不利于測量聲學特征參數(shù)的問題,利用空氣耦合超聲檢測系統(tǒng)測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聲壓幅值的衰減,計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)超聲波在穿過混凝土結構后聲壓幅值的衰減,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構數(shù)值模型,對含有不同深度和大小缺陷的混凝土模型進行了數(shù)值模擬,并搭建實驗系統(tǒng)進行實驗,得到缺陷回波信號。通過將數(shù)值模擬的波形與實驗波形對比可知,模擬和實驗信號波形符合良好。根據(jù)測量的衰減系數(shù)為參考依據(jù),在數(shù)值模擬中加入了相應的衰減系數(shù),分析了不同衰減系數(shù)對檢測結果的影響。結果表明:缺陷回波信號幅值隨衰減系數(shù)的增加顯著降低,給混凝土超聲檢測帶來了極大困難。針對實際檢測混凝土時結構噪聲大,回波信號難以提取的情況,將合成孔徑聚焦成像技術應用到超聲波混凝土檢測中。數(shù)值模擬和實驗結果表明:將合成孔徑成像算法應用于混凝土超聲檢測后,缺陷回波幅值明顯增加,結構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)部的異常結構,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.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU37;TU317

【參考文獻】

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本文編號：1437209