应用M码进行混凝土结构无损检测地研究.pdfVIP

第五届全国建筑物鉴定与加固改造学术讨论会论文集 应用M码进行混凝土结构无损检测的研究 张心斌 陈岩 (中科院声学所北京100岫0) (泊盘部建筑研究总院北京100088) 摘要：本文通过压电换能器．向混凝土内发射M码，接受混凝土内或混凝土表面的反射，通过分析反 射或透射的M码．可以发现混凝土内的空洞、离隙等缺陷，褪十试混凝土内分层、混凝土楼板的厚度等。 本文通过计算机声卡向混凝土内发射M码，证实了此方法行之有效。 关键词：M码。时间分辨率，反射．透射，应力渡 1前言 目前对混凝土结构的无损检测主要手段有应力波法、短波雷达、声发射法等，通过 波在混凝土内的反射和透射，确定混凝土的强度、内部的缺陷等。常用的方式有一个传 感器同时收法：一个传感器发射，一个或多个传感器接收。通常所用的应力波都为短脉 冲。通过敲击，产生彳个短脉冲，或通过发射传感器发射一个短脉冲。敲击的方法有锤 击、小球冲击等。这些方法已发展了多年，技术上较为成熟，但对于微弱的反射往往不 能很好的确定，且抗干扰能力较差。 M码技术是广泛应用在无线电通讯、雷达、声纳等领域的一项较为成熟的技术，M码 的优点是在有很强的噪声情况下，仍然能被检测出来，不同的M码有不同的抗干扰能力， 在一20db信噪比的条件下仍能被准确的检测出来。 M码之所以有如此优点，是因为经过运算处理后，可以把分布在很长一段时间内的M 码的能量集中在很窄一段时间内．及相当于信号的功率增大了很多，处理后信号变成了 窄脉冲形式，且在计算过程中干扰噪声功率被平均掉。 2理论阐述 为了适合不同中心频率的换能器，将相应频率的正弦渡作为载波，用M码作为调制 信号，将这种已调信号送至换能器发射。 发方不停的重复发射M码，每段长度为一秒(可任意选择发射长度)，收方也不停的 接收。收发双方每一段的开头并不对齐，经处理后在发射头的位置会出现一脉冲。计算 机从收方每一段的头处开始显示． 使用M码可以用小功率的发射器得到等效的大功率脉冲．在条件允许的情况下可以发 很长的一段M信号，经过计算可以将较长的一段信号变成一段窄脉冲(宽度可调)，实际 张心斌，男，19明．10出生．工学硬士．工程蛾 372 应用M码进行混凝土结构无损检测的研究 上就是得到了一较大的等效的功率脉冲。当这种被调制的M码信号在混凝±内传播时遇 到自由表面、空洞、离隙时会发生反射。接收传感器接收到信号，经过计算后，每一个 反射源、直射源的信号都会有一条很尖的脉冲。脉冲之间的时间差为各信号的时程差． 以下用图．1所示来说明基本原理。 图一1M码发射原理 Ls一发射传感器 Rs一接收传感器 LS发射调制的M码信号，这种已调信号在混凝土内传播时遇到缺陷Dl时会发生反 射，遇到分层P1时也会发生反射。Rs接受到两个反射，还接受到从表面直接传过来的 直达波信号。通过计算后所显示的曲线为三条很尖的窄脉冲，如图2所示。 【幅值】 [时间】 T2 他 图一2 P。一直达波信号 p2一缺陷D1反射信号 m一分层Pl反射信号 由于三条峰比较尖，且幅值较大，所以它们之间的时间差很容易计算出来。 ^T-蛾×28÷￡ “一1) AT一为两峰值间的时间差(秒)l， Pn—为两峰值间的点数 f．—为采样频率 两峰值间的点数