FFT和MEM在冲击回波法识别混凝土缺陷尺寸中的对比研究

针对冲击回波法识别混凝土缺陷尺寸的两种信号分析方法,通过理论分析与现场模型试验,研究了FFT(快速傅里叶变换)和MEM(最大熵法)在冲击回波信号处理中的应用,结果表明:FFT算法简单快速,但分析过程添加的窗函数会导致频谱泄露和分辨率降低;MEM算法可以对已知数据外的信号进行合理估计,具有较高的分辨率,更加符合实际工程的要求;频谱图和卓越周期图可以携带缺陷信息,缺陷在FFT计算结果中体现为峰值提前,在MEM计算结果中体现为峰值延后;等值线图可以更加直观地识别缺陷位置,MEM的计算结果比FFT计算结果精度更高。

冲击回波法检测钢衬混凝土组合结构脱空缺陷试验研究与应用

【目的】采用钢衬混凝土组合结构的水工隧洞和压力管道在工程实际中常常只具备单一检测面,钢衬和混凝土之间的表面脱空质量缺陷如何检测属于无损检测技术难点。【方法】通过制作不同规格尺寸的钢衬混凝土脱空缺陷模拟体,采用以低频弹性波为媒介的冲击回波法开展模型试验研究,分析缺陷部位的反射P波首波到达时间、振幅和卓越频率等时域信号及频域信号识别参数,在此基础上提出频率幅值密度比作为定量检测表面脱空质量缺陷的识别参数。【结果】结果表明:脱空缺陷对P波信号影响范围为两倍脱空直径,从缺陷边缘到缺陷中心卓越频率保持最低值不变;脱空厚度对P波的绕射作用相较于脱空表面积更为明显;随着脱空缺陷体积的增加,反射P波首波振幅呈现逐渐降低的趋势,卓越频率逐渐减小。【结论】工程实践研究验证了检测识别参数的适用性,冲击回波法可以检测钢板衬砌混凝土叠合结构表面脱空质量缺陷,并能够初步确定缺陷位置、大小及形状。

基于冲击回波法套筒灌浆缺陷检测影响因素模拟研究

套筒灌浆连接作为一种预制混凝土结构连接方式正得到大规模应用,套筒内灌浆缺陷检测对保证结构性能至关重要,冲击回波法作为一种可行的无损检测方法具有广阔的应用前景。因灌浆套筒尺寸较小,检测条件发生微小改变可能会对检测结果产生较大影响。为研究冲击回波法检测套筒灌浆缺陷的影响因素,对测距、构件内钢筋尺寸、套筒位置及布置形式、测线偏移距离和检测位置等因素开展数值模拟研究,并对模拟结果进行分析。研究结果表明,采集点距敲击点4~10 cm为宜,测线偏移距离超过2 cm无法有效识别套筒灌浆缺陷,底面测试法比侧面测试法识别效果更好,灌浆套筒和内部钢筋对厚度频率影响很小,双排套筒厚度频率偏移值与单排套筒基本相同。研究结论可为采用冲击回波法进行套筒灌浆缺陷检测提供参考。

冲击回波法识别孔道灌浆缺陷尺寸的研究

针对建筑结构中后张法预应力孔道的灌浆缺陷,采用冲击回波法对灌浆缺陷的识别进行研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了5种不同灌浆情况的有限元模型,同时建立了3组现场试验模型,采用冲击回波法进行了检测,得到了不同灌浆情况模型的频谱响应。通过对比理论计算频率与现场实测频率,研究了缺陷程度、预应力孔道材料、缺陷横截面周长对厚度主频和关键频率的影响,分析了不同因素对检测结果产生的误差;根据缺陷横截面半周长与名义厚度比值和板厚偏移率的关系推导了计算缺陷横截面周长的公式。结果表明:越靠近厚度主频,缺陷和钢绞线响应关键频率计算值与实测值的误差越小,越远离厚度主频其误差越大;一般密度的钢筋和箍筋对检测结果无影响;计算与实测的关键频率均随缺陷程度的增大而降低,且与厚度主频的变化趋势一致;塑料孔道模型的厚度主频和关键频率较金属孔道普遍向低频漂移,但各关键频率的影响系数和厚度主频的影响系数保持一致,可以据此估算出缺陷程度;缺陷尺寸越大,检测构件厚度越小,误差越小。

装配式剪力墙套筒灌浆缺陷的冲击回波识别研究

针对套筒灌浆质量的检测与评定方法问题,利用冲击回波法对装配式剪力墙套筒灌浆缺陷开展了识别研究,分别建立了双层布置的直径为18、20、25 mm钢筋灌浆套筒的装配式剪力墙模型,进行了冲击回波有限元分析;开展了不同灌浆质量下的装配式剪力墙试件冲击回波试验,研究了不同冲击荷载下回波信号的频谱特征和时频特征。研究结果表明:不同的冲击荷载下回波信号频谱呈现不同的分布特征,5 mm钢球作用下灌浆区域和无灌浆区域的频谱图和时频图具有差异性,能够识别冲击点近侧的套筒内部的灌浆情况,试验结果与有限元分析结果相吻合。

灌浆套筒的冲击回波检测及信号处理方法

采用冲击回波法对不同灌浆程度、不同套筒布置的钢筋套筒-预制剪力墙模型试件进行检测试验,利用同步叠加平均算法和小波变换相结合的方法对冲击回波信号进行处理,并对试件的频谱特征进行了分析.结果表明:采用同步叠加平均算法对冲击回波信号进行去噪处理,可以有效提高信噪比;无论套筒位置如何,当套筒灌浆存在缺陷时,试件的厚度频率强度均会增加,套筒频率强度则随存在灌浆缺陷的套筒埋深的增大呈现先减小后增加的趋势;套筒尺寸较小而且套筒灌浆缺陷属于环状缺陷,相对于条带状缺陷,其更易受到材料和振型的干扰.后期可通过增加测试点数量或改进频率分析和信号处理的方法来进一步提高检测的精度和可靠性.

钢筋混凝土蜗壳健康诊断中的地球物理方法及应用

水力发电工程水轮机组蜗壳在保证导水机构均匀供水、减轻导水机构工作强度等方面发挥着重要作用,在长期运行过程中,混凝土蜗壳经常会出现裂缝、脱空、不密实、蜂窝等缺陷,如不及时处理,将会影响水工混凝土构件的安全性和耐久性,因此,对混凝土蜗壳进行健康诊断就显得尤为重要。本文以“网状普探与定点检查相结合”的综合物探检测思路为指导,采用基于“不同技术原理、不同方法特点、不同探测尺度、不同探测精度”的超声横波反射三维成像法、脉冲回波法、声波反射法、探地雷达法等多种物探方法对蜗壳周边混凝土质量、蜗壳顶部钢衬与混凝土接触状况、混凝土内部钢筋分布及形变状况进行综合检测,最终得出蜗壳周边混凝土缺陷的详细信息,从而为混凝土蜗壳健康诊断提供数据服务和决策支持。案例结果证明,综合地球物理方法是实现混凝土蜗壳健康诊断的有效技术手段,值得在实践中进行推广应用。

冲击回波法在水工混凝土质量检测中的应用研究

为研究冲击回波法检测水工混凝土结构质量的适用性与可靠性,设计制作了混凝土模型试件,并结合水工混凝土结构常见缺陷特征,在模型试件内设置不同尺寸和深度的模拟缺陷,研究冲击回波法对不同尺寸和埋深缺陷的检测效果,并在海宁市洛塘河圩区整治工程水工混凝土结构质量检测中开展应用研究,深入分析完好部位、缺陷部位时域波形、振幅频谱特征,提出缺陷识别方法。研究结果表明:冲击回波法在其适用范围内测试效果良好,可用于水工混凝土厚度与内部缺陷检测,同时尚存在有效测试厚度不大、缺陷分辨率不能满足水利工程质量检测的高精度需求等技术难点,有待进一步开展实验研究。

基于冲击回波法的桥梁预应力管道灌浆缺陷研究

针对后张法预应力混凝土桥梁管道内部的灌浆缺陷检测问题,以单层预应力管道的混凝土板为研究对象,采用有限元软件ABAQUS建立了三维数值模型,并对影响冲击回波法检测结果的关键因素如灌浆缺陷大小、波纹管材质、冲击点与接收点的距离、波纹管厚度、波纹管埋设深度和环境温度展开了参数分析。研究结果表明:灌浆缺陷大小对检测结果的影响较大,灌浆缺陷程度越大,板厚频率和缺陷深度频率越向低频偏移;波纹管材质对检测结果影响较小,金属波纹管的检测效果明显优于塑料波纹管;冲击点与接收点的距离对板厚频率影响较小,但对缺陷深度频率检测结果影响较大,当两者之间的距离大于7 cm时,将无法检测到灌浆缺陷;波纹管厚度对板厚频率影响较小,但对缺陷深度频率影响较大,当波纹管厚度大于5 mm时,将无法检测到灌浆缺陷;波纹管埋设深度对板厚频率和缺陷深度频率均存在一定影响,当埋设深度过大(埋设深度和板厚比值为0.7)时,将造成检测精度下降;环境温度对板厚频率和缺陷深度频率的检测结果无影响。

软包装热封缺陷的超声无损检测

软包装封口处的热封性能对产品的保质起决定性作用。将超声无损检测技术应用于软包装热封性能检测中,采用背散射回波包络积分成像技术,对塑料软包装封口处直径为50～150μm的6种通道型缺陷进行实验研究。实验中,采用中心频率为22.66 MHz的液浸式点聚焦探头,对试样上2.98 mm×1.5 mm的矩形区进行扫描并进行超声成像。同时,理论分析了扫描步长小于探头横向分辨率时,探头横向分辨率对超声检测结果的影响,给出了不同尺寸范围内的缺陷尺寸与超声检测结果两者间的关系。实验结果表明:超声无损检测技术可应用于检测包装封口缺陷,且由于受探头横向分辨率的影响,超声检测值大于缺陷实际尺寸,与理论分析相吻合。

冲击回波法检测混凝土内部缺陷的有限元仿真分析

为了探究混凝土结构在瞬时冲击荷载作用下的响应特征以及应力波在混凝土介质中的传播规律和影响因素,进一步完善冲击回波法检测理论和提高混凝土缺陷检测与识别精度,基于ADINA有限元分析软件,设计构建了一系列有缺陷和无缺陷的混凝土板结构有限元模型,运用动力有限元分析理论,对混凝土结构冲击回波响应特征以及弹性应力波传播的动力学特征进行数值仿真分析。结果显示:混凝土板内有缺陷存在时,板厚对应频率均向低频漂移,且方形空洞比圆形空洞引起的漂移量稍大;当缺陷埋深超过缺陷横向尺寸3倍以上时,分析结果的偏差会陡然增大;对埋深小于10 cm的浅表层缺陷,其偏差值较大。结果表明,有限元仿真分析直观地展现了应力波在混凝土介质中的动态传播过程以及波场与缺陷体相互作用的规律,仿真分析结果与应力波传播基本理论及物理模型试验结果基本一致,验证了本有限元模型的合理性以及数值仿真分析方法的适用性和可行性。

P91/P92钢管道对接焊缝微裂纹的超声波检测

随着P91/P92钢在国内火力发电机组的大量应用,对其焊接缺陷的检测也成为质量监督的重点工作。目前,在运行检修过程中,超声波检测出的缺陷主要为以微小裂纹类缺陷为主的层间缺陷。通过对某厂P91钢主蒸汽管道对接焊缝的超声波检测,对微小裂纹的缺陷回波波形特征进行了分析,对该类缺陷在超声波检测中的判断和识别方法进行了探讨和总结。

基于经验模态分解和S变换的缺陷超声回波检测方法

为对金属材料超声无损探伤中的微小缺陷回波进行检测,建立了金属材料背散射信号模型,讨论了调幅回波模型的中心频率估计的无偏性,并提出基于经验模态分解(EMD)和S变换的缺陷回波检测方法。首先对原始信号作EMD,通过时间尺度滤波重构信号,实现初步去噪;为抑制EMD去噪后信号的信噪混叠现象,执行基于S变换和最大类间方差法的去噪算法,进行二次去噪,得到信噪比较高但缺陷回波幅值衰减较大的信号。最后采用二次S变换修正二次去噪中因S变换导致的缺陷回波幅值降低量。对仿真信号和实际棒材检测信号的处理结果证明了该方法在去除噪声和缺陷回波检测方面的有效性。

碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的无损检测方法研究

本文介绍了碳纤维复合材料蜂窝夹层结构常见的内部缺陷,这些缺陷的存在将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用超声脉冲反射法对其内部缺陷进行检测作了详细介绍,分别对复合材料蒙皮可能出现的分层、疏松和高空隙率缺陷及蒙皮与蜂窝夹芯之间界面的脱粘缺陷进行检测,对出现的波形进行分析,并判断波形产生的原因,认为超声脉冲反射法对碳纤维复合材料蜂窝夹层结构内部缺陷检测是一种行之有效的方法。

超声底波成像方法研究

针对超声缺陷波成像检测的盲区问题,研究了利用超声底部回波信号进行成像的方法。采用缺陷波幅值成像、缺陷波深度成像和底波幅值成像三种成像方式对ZGS对比试块上的9个不同深度的2 mm平底孔进行了检测。对比试验表明,超声底波成像方法可用较低的系统增益检测出缺陷,也能检测出用缺陷波幅值成像方法时近表面盲区部位的缺陷,是缺陷信号幅值成像方法的有效补充。

金属材料小缺陷超声反射信号建模及识别

为了能从含噪声金属材料超声检测信号中有效识别出微小缺陷回波,建立了金属材料超声反射信号模型并提出了基于相关系数的微小缺陷回波识别方法。对含微小缺陷金属材料超声脉冲反射信号的成分进行分析,建立了基于散射声场与高斯回波理论的优化超声回波模型。设计了超声缺陷回波位置识别方法。该方法对超声脉冲反射信号去噪后,取探头发射脉冲信号为参考信号;然后与去噪后的信号逐段求解相关系数;最后对该相关系数序列进行阈值化处理,获得缺陷回波在超声回波信号中的位置。将利用上述优化超声回波模型生成的超声反射信号及其频谱与实验获得的金属材料超声反射信号及其频谱进行了对比,结果表明:两者的时频域特征具有一致性。当将阈值设定为相关系数序列最大值的60%时,能够有效从超声背散射信号中识别出金属材料微小缺陷回波。

冲击-回波法检测混凝土缺陷与厚度

就冲击回波法检测混凝土缺陷及厚度的问题进行了探讨，并进行了现场路面厚度测试，测试误差≤４％．

不等厚构件的超声波脱粘检测技术研究

以固体火箭发动机筒体不等厚段为研究对象,采用聚焦探头对不等厚段进行检测,研究了固体火箭发动机筒体不等厚段粘接结构的脱粘超声检测及其信号处理技术.根据获取脱粘和粘好两种状态下回波信号特征,采用了等厚量化和带阻滤波相结合的方法对回波信号进行处理,获得了清晰的脱粘图像.结果表明,基于上述的检测手段和信号处理方法,可以实现不等厚构件的快速准确检测.

小角度纵波探头回波分析

小角度纵波探头在实际探伤过程中,出现大幅度的底波回波,且缺陷波与底波回波混在一起难以分辨;同时,缺陷回波出现在底波之后,在探伤过程中,给我们带来了很大的困惑。为此,本文通过试验数据、声路分析,对上述问题做解释。

基于冲击回波法的预应力孔道压浆缺陷探究

目的针对后张法预应力混凝土构件中孔道压浆缺陷问题,研究管道材质、缺陷大小、缺陷临界面位置及预应力钢筋位置等主要因素对冲击回波法检测混凝土孔道压浆缺陷结果的影响规律.方法以单层布置的预应力管为研究对象,采用ABAQUS有限元软件对影响因素进行数值模拟计算,并与现场试验进行对比验证.结果结果表明:管道材料对测试结果有影响,金属波纹管比PVC管测试结果误差更小;缺陷大小对频率信号有影响,随着缺陷尺寸的增大,频率信号向低漂移;缺陷临截面位置对测试结果有一定影响,腹板工况下测试难度较大;预应力钢筋对测试结果无影响.结论缺陷大小、缺陷临界面位置对测试结果有一定影响,预应力钢筋对结果无影响.所得结果对压浆孔道检测缺陷提供了一定的技术指导,并为该方向的进一步研究提供相关的理论支持.