CN102788845A - 混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法 - Google Patents

混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法 Download PDF

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王锐
张清明
周杨
李姝昱
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乔惠忠
赵志忠
谢义兵
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Abstract

本发明公开了一种混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法：该方法包括：1.在发射端采用巴克码编码激励换能器，其中载波为余弦信号，使换能器发射宽时信号；2.在接收端采取匹配滤波的方法，对接收到的反射信号进行脉冲压缩，最终得到分辨率较高、主副瓣比较大的窄脉冲信号；在发射端采用巴克码调制编码激励，发送经过调制的大时宽信号，在接收信号经过相应的匹配滤波处理，可以获得大振幅，窄脉冲信号。大时宽信号因能量较大，故在检测较深缺陷时仍可以获得一定幅度的反射信号，经过匹配滤波处理的主副瓣比较大，幅度较高的回波信号，能够根据缺陷反射时间精确判断缺陷位置，从而提高缺陷的检测能力。

Description

混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土结构缺陷检测方法,尤其涉及一种基于巴克编码激励超声信号的混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法。
背景技术：
目前对混凝土内部结构缺陷的大小和位置进行超声检测的手段大体可分为两类：一是脉冲回波法，在混凝土表面激发超声信号，在同一侧接收回波信号进行缺陷的识别；另一类是声波穿透法，在混凝土一侧发射信号，在另一侧接收，通过接收信号的声时和幅度变化来判断内部结构是否存在缺陷。超声检测设备较简单，操作也很方便，所以被广泛应用于混凝土结构缺陷检测。
在现场检测过程中，有时背景噪声干扰较大，使回波与噪声信号混叠，或者回波完全被淹没于噪声信号中，该情况下单脉冲激励难以判断缺陷回波信号，给缺陷检测带来不便。另一方面，对于较厚混凝土构件的检测，由于声波传播长距离后幅度衰减较大，接收信号中不易判别出回波信号，这也是困扰工程检测人员的问题之一。
发明内容：
针对混凝土结构缺陷检测信噪比低、回波信号时间不易判读，以及较长距离混凝土构件检测问题，本发明的目的是提供一种通过发射大能量的宽脉冲信号，在接收端匹配滤波，获取主瓣较窄、幅度较高的回波信号，从而提高缺陷的检测能力的混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法。
本发明的技术方案是以下述方式实现的：
一种混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法：该方法包括：
1.在发射端采用巴克码编码激励换能器，其中载波为余弦脉冲信号，使换能器发射时间长度较宽的信号；2.在接收端采取匹配滤波的方法，对接收到的反射信号进行脉冲压缩，最终得到分辨率较高、主副瓣比较大的窄脉冲信号；
具体实施步骤：
采用最长的巴克码为N＝13，｛+1，+1，+1，+1，+1，-1，-1，+1，+1，-1，+1，-1，+1｝，
1.根据缺陷大致深度                                               确定编码参数，巴克码长度
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE004
，载波频率（换能器主频）
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE006
，单位码片载波周期数为n;混凝土波速为
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE008
,
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE010
；发射波的持续时间要小于回波传播的反射时间；
2.编程计算巴克码编码信号：
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE012
,巴克码为1时
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE014
，巴克码为-1时
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE016
。
3.将编码信号
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE018
导入信号发生器用于激励，发射换能器与接收换能器直接对接，记录接收信号，
Figure 825787DEST_PATH_IMAGE020
作为匹配滤波函数，信号长度为
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE022
，所有检测过程中采样频率保持不变；
4.对被检混凝土构件，采用反射法或透射法检测，发射载波频率
Figure 680610DEST_PATH_IMAGE006
与换能器主频一致，编码信号
Figure 460347DEST_PATH_IMAGE018
经信号发生器激励发射换能器，记录接收信号为，信号长度为
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE026
；
5.将接收到的回波信号
Figure 793240DEST_PATH_IMAGE024
与
Figure 548225DEST_PATH_IMAGE020
进行计算，得到信号
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE032
，计算过程中若
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE034
,取
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE036
。
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE038
代表
Figure 934469DEST_PATH_IMAGE020
波形的第个点，
Figure 335156DEST_PATH_IMAGE038
 从1增加到
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE040
。
n是波形的第n个点； 
6.根据
Figure 941718DEST_PATH_IMAGE042
的峰值时间
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE044
和幅度判断混凝土内部缺陷的位置。
还可以采用较短的巴克码为N＝2、 N＝3 、N＝4、N＝5、N＝7或N＝11。
本发明的积极效果是：
巴克码是伪随机二相码的一种，巴克编码激励信号具有理想的模糊函数，具有良好的距离分辨能力。在发射端采用巴克码调制编码激励，发送经过调制的大时宽信号，在接收信号经过相应的匹配滤波处理，可以获得大振幅，窄脉冲信号。大时宽信号因能量较大，故在检测较深缺陷时仍可以获得一定幅度的反射信号，经过匹配滤波处理的主副瓣比较大，幅度较高的回波信号，能够根据缺陷反射时间精确判断缺陷位置，从而提高缺陷的检测能力。
附图说明：
图1为本发明的混凝土构件检测的原理示意图；
图2为本发明单脉冲激励接收信号峰值与巴克编码激励信号匹配滤波后峰值对比示意图；
图3为本发明的混凝土构件裂缝模型图；
图4为本发明的巴克码检测处理结果。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
实施例1、
（1）孔的检测
选一岩石试块（20cm×20cm×20cm），如图1所示，试块中央有一直径为2cm横向的圆柱孔，采取两侧对穿的单发单收检测方式，测点为10个均匀分布，其中第6个测点正好与孔相对，换能器主频为500kHz。首先用单脉冲激励方式检测。然后用载频为500kHz的13位巴克编码激励检测，匹配滤波后的主瓣峰值与矩形脉冲检测主瓣峰值对比见图2。
检测步骤：
1.巴克码长度
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE046
，载波频率（换能器主频）
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE048
500kHz,单位码片载波周期数为n=1;混凝土波速为
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE050
,
Figure 810448DEST_PATH_IMAGE010
。此公式表明：发射波的持续时间 要 小于回波传播的反射时间；
2.编程计算巴克码编码信
Figure 2012103230769100002DEST_PATH_IMAGE052
Figure 502460DEST_PATH_IMAGE012
,巴克码为1时
Figure 239472DEST_PATH_IMAGE014
，巴克码为-1时
Figure 700540DEST_PATH_IMAGE016
。
3.将编码信号
Figure 130385DEST_PATH_IMAGE018
导入信号发生器用于激励，发射换能器与接收换能器直接对接，记录接收信号
Figure 309693DEST_PATH_IMAGE020
，作为匹配滤波函数，信号长度为
Figure 228288DEST_PATH_IMAGE022
=3000，所有检测过程中采样频率为1×10-8 s保持不变；
4.对被检混凝土构件，采用反射法或透射法检测，发射载波频率
Figure 501137DEST_PATH_IMAGE006
与换能器主频一致，编码信号
Figure 230059DEST_PATH_IMAGE018
经信号发生器激励发射换能器，记录接收信号为
Figure 237767DEST_PATH_IMAGE024
，信号长度为
Figure 735745DEST_PATH_IMAGE026
=40000。
5.将接收到的回波信号
Figure 507392DEST_PATH_IMAGE024
与
Figure 395713DEST_PATH_IMAGE020
进行计算，得到信号。
Figure DEST_PATH_IMAGE030A
Figure 506069DEST_PATH_IMAGE032
，计算过程中若,取
Figure 824235DEST_PATH_IMAGE036
。
6.根据
Figure 244852DEST_PATH_IMAGE042
的峰值时间
Figure 655105DEST_PATH_IMAGE044
和幅度判断混凝土内部缺陷的位置。
由图2可以看出，巴克编码激励的第6个测点匹配滤波后信号的峰值最低，由此可判断孔的位置。而单脉冲激发方式的第6个测点峰值不是最低值。分析原因为缺陷对长脉冲激励信号的积累效应，激发信号脉冲越长，遇到孔后的能量损失越大，表现在匹配滤波后峰值的高低，而孔对单脉冲信号的能量影响较小。
实施例2、
裂缝检测： 
选一中间有水平裂缝的岩块（24cm×24cm×24cm），裂缝宽约1.5mm，裂缝在岩块深12cm处，见图3。采取单发单收的检测方式，发射探头与接收探头在岩块顶部；用载频为500kHz的13位巴克编码激励检测，图4为巴克码激励的检测结果，可见主瓣峰值较窄，峰值幅度较高，还可明显看出二次和三次回波信号。由图4可以看出55μs处有反射信号，由混凝土波速可判断裂缝的位置在12cm左右。

Claims (2)

1.一种混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法：该方法包括：
1.在发射端采用巴克码编码激励换能器，其中载波为余弦信号，使换能器发射宽时信号；2.在接收端采取匹配滤波的方法，对接收到的反射信号进行脉冲压缩，最终得到分辨率较高、主副瓣比较大的窄脉冲信号；
具体实施步骤：
采用最长的巴克码为N＝13，｛+1，+1，+1，+1，+1，-1，-1，+1，+1，-1，+1，-1，+1｝，
（1）.根据缺陷大致深度                                               确定编码参数，巴克码长度，载波频率为换能器主频
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE006
，单位码片载波周期数为n;混凝土波速为
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE008
,
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE010
；发射波的持续时间要小于回波传播的反射时间；
（2）.编程计算巴克码编码信号：
 
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE012
，巴克码为1时
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE014
，巴克码为-1时
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE016
；
 （3）.将编码信号
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE018
导入信号发生器用于激励，发射换能器与接收换能器直接对接，记录接收信号
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 835327DEST_PATH_IMAGE020
作为匹配滤波函数，信号长度为
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE022
，所有检测过程中采样频率保持不变；
（4）.对被检混凝土构件，采用反射法或透射法检测，发射载波频率
Figure 822874DEST_PATH_IMAGE006
与换能器主频一致，编码信号经信号发生器激励发射换能器，记录接收信号为
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE024
，信号长度为
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE026
；
（5）.将接收到的回波信号
Figure 233313DEST_PATH_IMAGE024
与
Figure 517664DEST_PATH_IMAGE020
进行计算，得到信号
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE030
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE032
，计算过程中若
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE034
,取
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE038
代表
Figure 244705DEST_PATH_IMAGE020
波形的第
Figure 272703DEST_PATH_IMAGE038
个点，
Figure 516603DEST_PATH_IMAGE038
 从1增加到
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE040
；
n是
Figure 2012103230769100001DEST_PATH_IMAGE042
波形的第n个点；
（6）.根据
Figure 768593DEST_PATH_IMAGE042
的峰值时间和幅度判断混凝土内部缺陷的位置。
2.根据权利要求1所述的混凝土结构缺陷的巴克编码激励超声检测方法：其特征在于：巴克码为N＝2、 N＝3 、N＝4、N＝5、N＝7或N＝11。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149274A (zh) * 2013-01-28 2013-06-12 中国科学院声学研究所 一种混凝土缺陷检测方法
CN106525969A (zh) * 2016-10-27 2017-03-22 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 采用余弦线性扫描信号进行锚杆无损检测的装置及方法
CN107281687A (zh) * 2017-08-22 2017-10-24 河海大学常州校区 一种消防栓水状况检测方法
CN109781850A (zh) * 2019-01-26 2019-05-21 零声科技(苏州)有限公司 一种基于脉冲压缩方法的电磁超声在线监测***
CN110865124A (zh) * 2019-11-27 2020-03-06 华东理工大学 一种基于线性功放的非线性超声导波检测***及方法
CN112986398A (zh) * 2021-03-15 2021-06-18 南昌航空大学 一种电磁超声Lamb波换能器及在线检测***、方法
CN112986399A (zh) * 2021-03-15 2021-06-18 南昌航空大学 一种电磁超声sh导波换能器及在线检测***、方法
CN113433226A (zh) * 2020-03-23 2021-09-24 中国地震局地球物理研究所 一种基于数字编码信号检测岩石物性的方法及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101224115A (zh) * 2008-01-28 2008-07-23 深圳市蓝韵实业有限公司 一种超声诊断设备发射装置
US20080229833A1 (en) * 2003-12-02 2008-09-25 Katsunori Asafusa Ultrasonic Diagnostic Apparatus
CN102393445A (zh) * 2011-10-24 2012-03-28 沈阳建筑大学 基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法
CN102645267A (zh) * 2012-05-02 2012-08-22 中国科学院声学研究所 检测岩石类构件弹性波速度的方法和***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080229833A1 (en) * 2003-12-02 2008-09-25 Katsunori Asafusa Ultrasonic Diagnostic Apparatus
CN101224115A (zh) * 2008-01-28 2008-07-23 深圳市蓝韵实业有限公司 一种超声诊断设备发射装置
CN102393445A (zh) * 2011-10-24 2012-03-28 沈阳建筑大学 基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法
CN102645267A (zh) * 2012-05-02 2012-08-22 中国科学院声学研究所 检测岩石类构件弹性波速度的方法和***

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W. H. CHEN, ETC.: "Ultrasonic non-destructive testing using Barker code pulse compression techniques", 《ULTRASONICS》, vol. 26, no. 1, 31 January 1988 (1988-01-31), XP025835587, DOI: doi:10.1016/0041-624X(88)90044-3 *
张群逸: "雷达中的相位编码信号与处理", 《火控雷达技术》, vol. 34, 31 December 2005 (2005-12-31), pages 29 - 32 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149274A (zh) * 2013-01-28 2013-06-12 中国科学院声学研究所 一种混凝土缺陷检测方法
CN103149274B (zh) * 2013-01-28 2015-10-07 中国科学院声学研究所 一种混凝土缺陷检测方法
CN106525969A (zh) * 2016-10-27 2017-03-22 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 采用余弦线性扫描信号进行锚杆无损检测的装置及方法
CN107281687B (zh) * 2017-08-22 2020-03-10 河海大学常州校区 一种消防栓水状况检测方法
CN107281687A (zh) * 2017-08-22 2017-10-24 河海大学常州校区 一种消防栓水状况检测方法
CN109781850A (zh) * 2019-01-26 2019-05-21 零声科技(苏州)有限公司 一种基于脉冲压缩方法的电磁超声在线监测***
CN109781850B (zh) * 2019-01-26 2021-06-22 零声科技(苏州)有限公司 一种基于脉冲压缩方法的电磁超声在线监测***
CN110865124A (zh) * 2019-11-27 2020-03-06 华东理工大学 一种基于线性功放的非线性超声导波检测***及方法
CN110865124B (zh) * 2019-11-27 2022-09-27 华东理工大学 一种基于线性功放的非线性超声导波检测***及方法
CN113433226A (zh) * 2020-03-23 2021-09-24 中国地震局地球物理研究所 一种基于数字编码信号检测岩石物性的方法及设备
CN112986398A (zh) * 2021-03-15 2021-06-18 南昌航空大学 一种电磁超声Lamb波换能器及在线检测***、方法
CN112986399A (zh) * 2021-03-15 2021-06-18 南昌航空大学 一种电磁超声sh导波换能器及在线检测***、方法
CN112986398B (zh) * 2021-03-15 2022-06-28 南昌航空大学 一种电磁超声Lamb波换能器及在线检测***、方法
CN112986399B (zh) * 2021-03-15 2022-06-28 南昌航空大学 一种电磁超声sh导波换能器及在线检测***、方法

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