CN111024816A - 吊空检测***及脉冲响应检测方法 - Google Patents
吊空检测***及脉冲响应检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种吊空检测***及脉冲响应检测方法,吊空检测***包括车体、测距装置、激振装置、处理器、振动接收装置、信号采集器和信号运算装置等,所述处理器与所述测距装置和所述激振装置的冲击控制器连接,所述处理器用于接收车体行走的距离信息,并根据所述距离信息向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行冲击动作,使得各检测点的间距可控。根据本发明的吊空检测***及脉冲响应检测方法,可实现测点定间距的连续触发激励信号和振动信号接收,无需检测人员直接执行冲击激励动作,大大节省了检测人员的劳动强度,极大地提高了检测效率,本发明尤其适用于高铁或地铁路基的支撑层下吊空快速检测。
Description
技术领域
本发明涉及施工检测领域,尤其涉及吊空检测***及脉冲响应检测方法。
背景技术
目前我国铁路建设快速发展,高铁路基的质量和安全性是关系乘客人身安全的备受关注的重要方面。高铁或地铁路基支撑层下往往形成脱空,这有可能对高铁或地铁运行安全带来隐患,因此很有必要对高铁或地铁路基轨道板支撑层下的吊空检测。高铁或地铁路基轨道板支撑层下脱空空隙很小,目前的地质雷达等检测方法难以达到这一精度要求。
因此,目前大多数采用脉冲响应法对其进行检测,脉冲响应法是一种利用机械冲击力引起的混凝土构件的瞬态响应的无损检测方法。该方法可以利用激振力锤冲击混凝土板,通过对结构的快速扫描确定板下是否存在脱空区域。
目前,无砟轨道支撑层下吊空检测是由人工操作力锤击打被测结构,在进行吊空检测时,由检测人员对隧道支撑层的混凝土板进行采样检测或每隔一端距离逐点检测,检测点多、检测人员的劳动强度大,检测耗费时间长,人工手动检测方法每小时可测30至60个测点。而且,手动每次锤击力的大小和间距很难保持一致,其激励时间也难以控制,因此可重复性差,难以激励出理想的力脉冲。
发明内容
鉴于此,本发明实施例提供了一种吊空检测***及脉冲响应检测方法,以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
本发明的技术方案如下:
根据本发明的一方面,所述吊空检测***包括:
车体;
测距装置,用于检测车体工作时行走的距离信息;
激振装置,所述激振装置安装在所述车体的下部,用于对待测对象输入激励力信号,所述激振装置包括用于检测激励力的大小的力传感器和用于控制所述激振装置执行冲击动作的冲击控制器;
振动接收装置,所述振动接收装置安装在所述车体的下部并与被测对象接触,用于接收所述激振装置在被测对象冲击产生的振动电信号;
信号采集器,所述信号采集器的第一通道与所述激振装置的力传感器连接,所述信号采集器的第二通道与所述振动接收装置连接,所述信号采集器用于接收所述振动接收装置测得的振动电信号和所述激振装置的激励力信号,对其进行放大和模/数转换,以得到脉冲相应波形数据;
信号运算装置,所述信号运算装置与所述信号采集器相连,用于接收和分析所述脉冲相应波形数据;
处理器,所述处理器与所述测距装置和所述激振装置的冲击控制器连接,所述处理器用于接收车体行走的距离信息,并根据所述距离信息向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行冲击动作。
在一些实施例中,所述车体包括行驶轮,所述测距装置安装在行驶轮上,所述测距装置包括与行驶轮同轴安装的编码器,用于测量所述行驶轮的转动圈数以获得车体行走的距离信息。
在一些实施例中,所述激振装置包括冲击力锤,所述冲击力锤包括锤体、自锤体内向下伸出的铁芯、所述力传感器和安装在铁芯末端的可替换的锤头。
在一些实施例中,所述锤体内设有用于对所述铁芯施加吸合力的电磁结构,所述力传感器设在所述锤体与所述铁芯连接的位置。
在一些实施例中,所述冲击控制器用于控制所述冲击力锤的电磁结构的通断电状态、状态切换频率以及激励电压或电流的大小。
在一些实施例中,所述振动接收装置包括拾振传感器,所述拾振传感器的底端具有用于与检测面接触的滚动体或滑板,以保证与检测面的平稳滑动。
在一些实施例中,所述拾振传感器的顶端具有用于压靠所述拾振传感器贴合检测面的压力弹簧。
在一些实施例中,所述拾振传感器为加速度型传感器或速度型传感器,所述拾振传感器检测的频率范围为1至5000Hz。
在一些实施例中,当处理器接收到的所述距离信息达到设定值时,向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行冲击动作,使得每个测点的间距恒定。
在一些实施例中,所述车体上设有推手或拉杆。
根据本发明的另一方面,也提供了一种采用上述吊空检测***的脉冲响应检测方法,该方法包括:
采用测距装置获取检测车体工作时行走的距离信息,并将所述距离信息传输至处理器;
所述距离信息达到设定值时,处理器向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行激励动作;
激励动作执行时,激振装置的力传感器获得激振力信号,将所述激振力信号传输至信号采集器;
振动接收装置接收激振装置在被测对象冲击产生的振动电信号,并将所述振动电信号传输至信号采集器;
所述信号采集器对接收到的所述振动电信号和所述激励力信号进行放大和模/数转换,以得到脉冲相应波形数据,信号采集器将所述脉冲相应波形数据传输至脉冲响应仪;
脉冲响应仪对接收到的所述脉冲相应波形数据进行运算,以绘制导纳谱以及由导纳谱曲线变化求取多个参数特征,包括导纳比率α、平均导纳值β、动刚度K以及和导纳曲线的斜率γ,根据导纳谱曲线和特征参数曲线的形态判断被测对象的稳定性。
根据本发明的吊空检测***及脉冲响应检测方法,可实现测点定间距的连续触发激励信号和振动信号接收,无需检测人员直接执行冲击激励动作,大大节省了检测人员的劳动强度,极大地提高了检测效率,本发明尤其适用于高铁或地铁的支撑层下吊空快速检测。
本发明的附加优点、目的,以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述,且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显,或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是,能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述,并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的,而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分,附图中对应部分可能被放大,即,相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中:
图1为本发明一实施例中的吊空检测***的组成示意图。
图2为本发明一实施例中的车体结构的立面示意图。
图3为本发明一实施例中的车体结构的俯视示意图。
图4为本发明一实施例中的激振装置的结构示意图。
图5为本发明另一实施例中的激振装置的结构示意图。
图6为本发明一实施例中的振动接收装置的结构示意图。
图7为本发明另一实施例中的振动接收装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施方式和附图,对本发明做进一步详细说明。在此,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此,还需要说明的是,如果没有特殊说明,术语“连接”在本文不仅可以指直接连接,也可以表示存在中间物的间接连接。
在下文中,将参考附图描述本发明的实施例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的部件,或者相同或类似的步骤。
本发明提供了一种吊空检测***及脉冲响应检测方法,以解决或缓解现有技术中无砟轨道支撑层下吊空检测中,检测人员的劳动强度大,检测耗费时间长、难以激励出理想的力脉冲的问题。
本发明旨在提供一种吊空检测***,该吊空检测***主要包括车体和数据处理装置,其中车体上可安装有测距装置、激振装置、振动接收装置等,车体用于承载这些硬件设备进行空间上的移动,以检测如高铁路基、地铁路基等支撑层不同位置下的吊空(脱空孔隙)检测。其中的数据处理装置可包括与硬件设备通信连接的处理器、信号采集器或数据处理装置等,这些数据处理装置可集成在车体上,也可不设置在车体上。
在一些实施例中,如图1所示,测距装置20用于检测车体10工作时行走的距离信息。测距装置20主要用于检测车体10的位移信息,其采用的传感器可以是测量距离的位移或距离传感器,如检测车体10相对于固定参考目标的相对距离。测距装置20也可以包括检测自身速度、里程的编码器,检测车轮行走的圈数,将车轮的角位移转换为车体10的直线位移信息。
本发明的激振装置30可安装在车体10的下部,用于对待测对象输入激励力信号。激振装置30可包括用于检测激励力的大小的力传感器和用于控制激振装置30执行冲击动作的冲击控制器31。激振装置能使待测对象(高铁或地铁路基)获得一定形式和大小的振动量,从而对物体进行振动试验。
在一些实施例中,激振装置30的激励动作可和测距装置20测得的距离信息进行联动,即测距装置20将测得的距离信息转化为电信号传输至处理器60,处理器60优选为可编程控制器,如单片机或PLC。本发明的处理器60与测距装置20和激振装置30的冲击控制器连接,处理器用于接收车体行走的距离信息,并根据距离信息通过激振装置30的冲击控制器31控制执行冲击动作,使得各检测点的间距可控。
例如,处理器60接收到测距装置20测得的距离信息后,当该距离信息达到预先设定值时,处理器60可向激振装置30的冲击控制器31发送冲击指令,以控制激振装置30执行冲击动作,产生激励力信号,激振装置30也用于测量将该激励力信号并将其传输至信号采集器50。在一些实施例中,处理器60也可直接设置在冲击控制器31内,也作为冲击控制器31的处理器使用,即测距装置20直接与冲击控制器31的处理器通信连接。
本发明的吊空检测***可根据距离信息自动触发激励信号,无需检测人员测量距离后执行激励,可以保证各个测点的间距相等,确保检测效果,不会出现遗漏的路段。该吊空检测***且将激振装置和振动接收装置集成设置在同一移动工具(车体)上,可保证每个测点的收发距恒定,提高检测准确度。
本发明的振动接收装置40安装在车体10的下部,振动接收装置40与被测对象接触,用于接收激振装置30在被测对象冲击产生的振动电信号。振动接收装置40可包括拾振传感器,拾振传感器先将被测对象的机械振动量转换为电量(电动势、电荷或其它电量),然后再对电量进行测量,经电子线路放大后显示和记录,从而得到所要测量的机械量。
本发明的信号采集器50可用于对接收的振动电信号和激励力信号进行简单的预处理。信号采集器50与振动接收装置40和激振装置30的力传感器连接,用于接收振动接收装置40测得的振动电信号和激振装置30的激励力信号,对其进行放大和模/数转换,以得到脉冲相应波形数据。例如,信号采集器50可通过第一通道与激振装置30的力传感器连接,通过第二通道与振动接收装置40连接。
本发明的信号运算装置70主要用于对信号采集器50进行预处理的数据进行分析和计算,用于为判定是否出现脱空空隙提供依据。信号运算装置70与信号采集器50通信连接,用于接收和分析脉冲相应波形数据。
在一些实施例中,信号运算装置70可选用脉冲响应仪,脉冲响应仪对接收到的脉冲相应波形数据进行运算,以绘制导纳谱以及由导纳谱曲线变化求取多个参数特征,包括导纳比率α、平均导纳值β、动刚度K以及和导纳曲线的斜率γ,根据导纳谱曲线和特征参数曲线的形态判断被测对象的稳定性。
一般情况下,高铁或地铁路基支撑层下没有吊空时,它的脉冲响应-导纳谱及特征的形态变化平缓,数值较小,没有明显的峰值;当高铁或地铁路基支撑层下有吊空时,结构物处于不稳定状态,则导纳谱曲线及相应的多个特征参数,如导纳比率α、平均导纳值β、动刚度K以及和导纳曲线的斜率γ形态会出现变化,一般会出现多个峰值,这样就达到了检测支承层不稳定区域的目的。
在一些实施例中,如图1至图3所示,本发明的车体10可包括行驶轮11,测距装置20可安装在行驶轮11或行驶轮11的转轴上。例如,测距装置20可包括与行驶轮11同轴安装的编码器,用于测量行驶轮11的转动圈数或角位移量以获得车体行走的距离信息。当然,测距装置20也可采用其他测距传感器或位移传感器。
本发明的通信连接关系可以是有线连接,也可以是无线连接。
以测距装置20采用编码器为例,详细介绍本发明的测距装置20的安装位置及测距原理。
本发明的车体10可包括两组行驶轮,编码器可安装在其中一个行驶轮的转轴上,该行驶轮可作为测距轮。行驶轮的转轴一端伸至编码器外壳内并与编码器轴传动连接,从而带动编码器的输入轴同步转动。在车体10行驶的过程中,利用编码器记录行走的距离与处理器50或冲击控制器的处理器通信连接。
在另一实施例中,冲击控制器包括处理器,则编码器可直接与冲击控制器的处理器连接,编码器的检测信号作为冲击控制器的输入信号,即作为激振装置的触发信号。激振装置根据编码器的检测信号间隔性地进行重复冲击。
在上述实施例中,测距轮每转动一圈移动的周长,就对应编码器的输入轴转动360°,经过周长、半径及转动圈数的换算,就能实现直线位移到角位移的换算,实现编码器对距离的测量。本发明的行驶轮或测距轮可采用不同直径规格,处理器的预置程序可针对不同直径的测距轮进行换算。本发明的编码器和处理器还可对车体的位移、速度、加速度等运动状态进行检测及记录。本发明的编码器可采用光电编码器,设定的相邻测点的距离值可为1-2m。
在一些实施例中,如图1、图4和图5所示,激振装置30用于对待测对象输入激励力信号,激振装置对地铁或高铁路基施加振动载荷,使路基产生自由振动。例如以敲击的方式产生振动,激振装置30可包括冲击力锤,冲击力锤包括锤体、自锤体内向下伸出的铁芯34和安装在铁芯34末端的可替换的锤头35。锤头35可相对锤体上下运动,能敲击路基的地面,可替换的锤头35可配备有钢、铝、尼龙、橡胶等多种材质,激振装置30频率范围根据选用的锤头材质不同而不同,较软的锤头适合低频,较硬的锤头适合高频。例如,锤头35可与铁芯34螺纹连接,以便进行更换。
在上述实施例中,锤体内设有用于对铁芯34施加吸合力的电磁结构33,力传感器32设在锤体与铁芯34连接的位置。
电磁结构33用于对铁芯34施加吸合力,图4和图5分别为两种结构的电磁结构,在图4实施例中,铁芯可包括定铁芯35和动铁芯34,在电磁机构33通电的状态下,定铁芯35和动铁芯34之间具有较大的吸合磁场力,相互吸合;电磁机构33断电或改变电压电流方向,定铁芯35和动铁芯34之间的磁场力消失或改为排斥力,动铁芯34向下运动,锤头36冲击地基路面产生激励力信号。力传感器32夹设在锤头36和动铁芯34之间的位置,通过锤头36敲击的反作用力检测得到冲击力锤输入的激励力的大小,并将激励力信号传输至信号采集器50。在该实施例中,电磁结构33可以是包裹在管状体上的线圈,定铁芯35和动铁芯34安装在管状体内,动铁芯34的下半部也可设有蓄势弹簧,以快速回位或增大冲击力。
在图5实施例中,电磁结构33直接作为吸合铁芯34的电磁铁,动铁芯34的下半部设有施加向下预压力的复位弹簧,铁芯34在通断电状态改变或电流方向改变的情况下可上下运动。例如,电磁线圈通电后,产生电磁场,对铁芯产生电磁吸引力。铁芯在电磁力的作用下克服复位弹簧的弹力向下运动,锤头接触到路基地面产生冲击作用,实现一次锤击。当电磁线圈断电后,铁芯在复位弹簧的作用下返回初始位置。这样电磁线圈反复通电和断电,即可实现对路基地面的连续冲击。
在上述实施例中,力传感器32将冲击时的瞬态冲击力转换成电荷并利用电子线路转换成电压,获得被测对象所受锤击力的大小,与拾振传感器配合,测试被测对象的频率响应,根据反馈的锤击力的大小随时调节施加的电压电流值,能够保证锤击力的可重复性。本发明的激振装置可重复性强,激励脉冲效果好,具有广泛的实用性。
在一些实施例中,冲击控制器用于控制冲击力锤的电磁结构的通断电状态、状态切换频率以及激励电压或电流的大小。具体实施时,可利用高性能固态继电器控制电磁线圈的通断,实现其较大的冲击力和较高的时间精度控制。
本发明的测距装置和激振装置可以固定间距的对每个测点冲击一次,利用激振装置对不同的测点进行连续冲击,极大地提高了检测效率。
在一些实施例中,如图1、图6和图7所示,振动接收装置包括拾振传感器42,拾振传感器42的底端具有用于与检测面接触的滚动体43A或滑板43B,以保证与检测面的平稳滑动。当路基地面即便出现凹凸不平或碎小石子时,也可保证车体及拾振传感器与路基地面的平稳滑动。
在上述实施例中,拾振传感器42的顶端具有用于压靠拾振传感器使得其贴合检测面的压力弹簧41,压力弹簧41可将拾振传感器42的紧压在地面上,即便出现小幅度的水平高度变化,也可保证拾振传感器与被测目标的有效耦合,保证检测效果。
在上述实施例中,拾振传感器42可为加速度型传感器或速度型传感器,拾振传感器42检测的频率范围为1至5000Hz。
在一些实施例中,本发明吊空检测***的车体10可设有拉手或推杆13,可由检测人员在路基上推行或拉行,但不限于此,本发明的车体10也可采用现有技术中的电动驱动行驶装置,如包括电源、驱动电机等,以实现自动行驶功能。
根据本发明的吊空检测***,可获得的有益效果至少包括:
1)本发明的吊空检测***可根据距离信息自动触发激励信号,无需检测人员测量距离后执行激励,可以保证各个测点的间距相等,确保检测效果,不会出现遗漏的路段。
2)该吊空检测***且将激振装置和振动接收装置集成设置在同一移动工具(车体)上,可保证每个测点的收发距恒定,提高检测准确度。
3)该吊空检测***的激励装置可根据距离信息自动控制激励动作,可实现测点定间距的连续触发,无需检测人员直接执行冲击激励动作,据测试本发明的吊空检测***每小时可测2000-3000个点,大大节省了检测人员的劳动强度,极大地提高了检测效率。
4)该吊空检测***的激振装置可重复性强,激励脉冲效果好,具有广泛的实用性。
5)该吊空检测***的振动接收装置可保证拾振传感器与被测目标的有效耦合,保证检测效果。
根据本发明的另一方面,也提供了一种采用上述吊空检测***的脉冲响应检测方法,该方法包括:
采用测距装置获取检测车体工作时行走的距离信息,并将距离信息传输至处理器;
距离信息达到设定值时,处理器向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行激励动作;
激励动作执行时,激振装置的力传感器获得激振力信号,将激振力信号传输至信号采集器;
振动接收装置接收激振装置在被测对象冲击产生的振动电信号,并将振动电信号传输至信号采集器;
信号采集器对接收到的振动电信号和激励力信号进行放大和模/数转换,以得到脉冲相应波形数据,信号采集器将脉冲相应波形数据传输至脉冲响应仪;
脉冲响应仪对接收到的脉冲相应波形数据进行运算,以绘制导纳谱以及由导纳谱曲线变化求取多个参数特征,包括导纳比率α、平均导纳值β、动刚度K以及和导纳曲线的斜率γ,根据导纳谱的形态和特征参数大小判断被测对象的稳定性。
被测对象可以是高铁或地铁路基支撑层。在板状结构中,激振装置产生了多种模态的激励,但是冲击主要导致被测对象产生弯曲振动。将激振装置和振动接收装置的时间域的波形转换到频率域,用来计算导纳谱,并对其进行分析,获得代表单元响应的参数。应用这些参数,确定被测对象的异常区域。
导纳是测试点振动速度幅值与给定频率下的力幅值的比值。对于板状结构,导纳是反映被测对象相对活动性的一个指标,与板的厚度、混凝土弹性模量、支撑条件以及存在的内部缺陷有关。导纳值越高,说明该测试点单元相对不稳定。
导纳谱是导纳值与频率组成的函数,从已测试单元的某一测试点的脉冲响应测试过程中获得。导纳谱也称为传递函数,把锤击力和速度响应的记录波形转换到频率域,获得导纳谱。导纳谱的计算如下:
公式(1)中:
M(f)=导纳谱;
V(f)=速度谱;
F(f)=冲击力谱;
F*(f)=力谱的复共轭谱。
导纳比率α是导纳谱中0~100Hz之间峰值与100—800Hz之间的平均导纳的比值。该比值大说明混凝土板的基础较差或存在脱空。
导纳曲线的斜率γ是100~800Hz之间导纳谱的最佳直线的斜率值。在板状结构中,高导纳斜率值与较差固结(或者是蜂窝)的混凝土条件相关。斜率大说明混凝土固结差或存在蜂窝等。
动刚度K是0~40Hz频率范围内,导纳谱初始斜率的倒数。该数值的大小与混凝土板强度、厚度和基础质量有关。在前两者不变时,动刚度大,基础稳固,刚度小,基础软弱。该数值还与路基的支撑条件及内部是否存在缺陷有关。
对于每个测试点,利用导纳谱计算平均导纳值β、动刚度K、导纳斜率γ、导纳比率α。当结构单元中存在剥离或分层的话,又或者地面上混凝土板的支撑缺失的话,这时最顶层的响应占主导位置。在100~800Hz频率范围内,除了均值导纳β的增加,动刚度K明显的减少。100Hz的峰值导纳明显高于100~800频率范围内的均值导纳。导纳比率α是结构单元内评价否存在剥离或混凝土板的支撑条件是否缺失的指标。根据经验,当峰值-均值导纳比α超过2.5时,可能出现混凝土板支撑缺失、吊空等缺陷情况,可以通过钻孔或对板底的条件进行监测,来证实支撑是否缺失。
本发明的脉冲响应检测方法可实现测点定间距的连续触发激励信号和振动信号接收,无需检测人员直接执行冲击激励动作,大大节省了检测人员的劳动强度,极大地提高了检测效率,尤其适用于高铁或地铁的支撑层下吊空快速检测,当然同样适用于其他同类型混凝土结构,例如隧道隧底检测。
本发明中,针对一个实施方式描述和/或例示的特征,可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用,和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种吊空检测***,其特征在于,所述吊空检测***包括:
车体;
测距装置,用于检测车体工作时行走的距离信息;
激振装置,所述激振装置安装在所述车体的下部,用于对待测对象输入激励力信号,所述激振装置包括用于检测激励力的大小的力传感器和用于控制所述激振装置执行冲击动作的冲击控制器;
振动接收装置,所述振动接收装置安装在所述车体的下部并与被测对象接触,用于接收所述激振装置在被测对象冲击产生的振动电信号;
信号采集器,所述信号采集器的第一通道与所述激振装置的力传感器连接,所述信号采集器的第二通道与所述振动接收装置连接,所述信号采集器用于接收所述振动接收装置测得的振动电信号和所述激振装置的激励力信号,对其进行放大和模/数转换,以得到脉冲相应波形数据;
信号运算装置,所述信号运算装置与所述信号采集器相连,用于接收和分析所述脉冲相应波形数据;
处理器,所述处理器与所述测距装置和所述激振装置的冲击控制器连接,所述处理器用于接收车体行走的距离信息,并根据所述距离信息向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行冲击动作。
2.根据权利要求1所述的吊空检测***,其特征在于,所述车体包括行驶轮,所述测距装置安装在行驶轮上,所述测距装置包括与行驶轮同轴安装的编码器,用于测量所述行驶轮的转动圈数以获得车体行走的距离信息。
3.根据权利要求1所述的吊空检测***,其特征在于,所述激振装置包括冲击力锤,所述冲击力锤包括锤体、自锤体内向下伸出的铁芯、所述力传感器和安装在铁芯末端的可替换的锤头;
所述锤体内设有用于对所述铁芯施加吸合力的电磁结构,所述力传感器设在所述锤体与所述铁芯连接的位置。
4.根据权利要求3所述的吊空检测***,其特征在于,所述冲击控制器用于控制所述冲击力锤的电磁结构的通断电状态、状态切换频率以及激励电压或电流的大小。
5.根据权利要求1所述的吊空检测***,其特征在于,所述振动接收装置包括拾振传感器,所述拾振传感器的底端具有用于与检测面接触的滚动体或滑板,以保证与检测面的平稳滑动。
6.根据权利要求5所述的吊空检测***,其特征在于,所述拾振传感器的顶端具有用于压靠所述拾振传感器贴合检测面的压力弹簧。
7.根据权利要求5或6所述的吊空检测***,其特征在于,所述拾振传感器为加速度型传感器或速度型传感器,所述拾振传感器检测的频率范围为1至5000Hz。
8.根据权利要求1所述的吊空检测***,其特征在于,当处理器接收到的所述距离信息达到设定值时,处理器向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行冲击动作,使得每个测点的间距恒定。
9.根据权利要求1所述的吊空检测***,其特征在于,所述车体上设有推手或拉杆。
10.一种采用权利要求1至9之一的吊空检测***的脉冲响应检测方法,其特征在于,该方法包括:
采用测距装置获取检测车体工作时行走的距离信息,并将所述距离信息传输至处理器;
所述距离信息达到设定值时,处理器向冲击控制器发送冲击指令,以控制激振装置执行激励动作;
激励动作执行时,激振装置的力传感器获得激振力信号,将所述激振力信号传输至信号采集器;
振动接收装置接收激振装置在被测对象冲击产生的振动电信号,并将所述振动电信号传输至信号采集器;
所述信号采集器对接收到的所述振动电信号和所述激励力信号进行放大和模/数转换,以得到脉冲相应波形数据,信号采集器将所述脉冲相应波形数据传输至脉冲响应仪;
脉冲响应仪对接收到的所述脉冲相应波形数据进行运算,以绘制导纳谱以及由导纳谱曲线变化求取多个参数特征,包括导纳比率α、平均导纳值β、动刚度K以及和导纳曲线的斜率γ,根据导纳谱曲线和特征参数曲线的形态判断被测对象的稳定性。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112882090A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-01 | 长江地球物理探测(武汉)有限公司 | 自动冲击回波的震源结构及产生连续冲击回波的方法 |
CN113189453A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-07-30 | 西安交通大学 | 一种gis内金属微粒起跳激励用冲击振动施加装置 |
CN113252777A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-08-13 | 河海大学 | 一种堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置及其检测方法 |
CN114088615A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-25 | 安徽理工大学 | 一种检测岩石及胶凝类材料强度的全长可激振构件装备 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101446572A (zh) * | 2008-12-17 | 2009-06-03 | 重庆交通大学 | 结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及检测方法 |
CN104596713A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 北京中铁瑞威工程检测有限责任公司 | 高铁支承层稳定性检测方法及*** |
CN104713769A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-06-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于道路状态评估的主动激振检测*** |
CN105486478A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-04-13 | 江南大学 | 电子力锤模块 |
CN206757054U (zh) * | 2017-05-08 | 2017-12-15 | 北京瑞威工程检测有限公司 | 一种面波拾振传感器及面波检测*** |
CN108387642A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-10 | 石家庄铁道大学 | 无砟轨道检测装置及方法 |
CN110261482A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-20 | 招商局重庆公路工程检测中心有限公司 | 滚轮式采集器及采集装置 |
CN110261481A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-20 | 招商局重庆公路工程检测中心有限公司 | 点压式采集装置 |
CN209784263U (zh) * | 2019-03-25 | 2019-12-13 | 北京瑞威工程检测有限公司 | 用于无砟轨道支撑层下吊空检测的激振力锤和检测*** |
-
2019
- 2019-12-27 CN CN201911380222.XA patent/CN111024816A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101446572A (zh) * | 2008-12-17 | 2009-06-03 | 重庆交通大学 | 结构面板下脱空的瞬态冲击法检测装置及检测方法 |
CN104596713A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-06 | 北京中铁瑞威工程检测有限责任公司 | 高铁支承层稳定性检测方法及*** |
CN104713769A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-06-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于道路状态评估的主动激振检测*** |
CN105486478A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-04-13 | 江南大学 | 电子力锤模块 |
CN206757054U (zh) * | 2017-05-08 | 2017-12-15 | 北京瑞威工程检测有限公司 | 一种面波拾振传感器及面波检测*** |
CN108387642A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-10 | 石家庄铁道大学 | 无砟轨道检测装置及方法 |
CN209784263U (zh) * | 2019-03-25 | 2019-12-13 | 北京瑞威工程检测有限公司 | 用于无砟轨道支撑层下吊空检测的激振力锤和检测*** |
CN110261482A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-20 | 招商局重庆公路工程检测中心有限公司 | 滚轮式采集器及采集装置 |
CN110261481A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-20 | 招商局重庆公路工程检测中心有限公司 | 点压式采集装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112882090A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-01 | 长江地球物理探测(武汉)有限公司 | 自动冲击回波的震源结构及产生连续冲击回波的方法 |
CN113189453A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-07-30 | 西安交通大学 | 一种gis内金属微粒起跳激励用冲击振动施加装置 |
CN113252777A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-08-13 | 河海大学 | 一种堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置及其检测方法 |
CN114088615A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-25 | 安徽理工大学 | 一种检测岩石及胶凝类材料强度的全长可激振构件装备 |
WO2023087575A1 (zh) * | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 中国矿业大学 | 一种检测岩石及胶凝类材料强度的全长可激振构件装备 |
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