[发明专利]一种基于PZT的钢混结构胶结质量评价装置及方法

权利要求书

1.一种基于 PZT 的钢混结构胶结质量评价装置，所述装置包括第一发射探头（1）和第二接收探头（2）；所述第一发射探头（1）包括第一本体（10）、与第一本体（10）连接的第一中间体（11）、同轴置于第一中间体（11）外侧的第一磁铁（12）、同轴置于第一中间体（11）内侧的第一 PZT 压电元件（13）、设置在第一中间体（11）内侧且与第一 PZT 压电元件（13）电连接的第一放大调制电路（14），与第一放大调制电路（14）电连接的第一连接线缆（15）；所述第二接收探头（2）包括第二本体（20）、与第二本体（20）连接的第二中间体（21）、同轴置于第二中间体（21）外侧的第二磁铁（22）、同轴置于第二中间体（21）内侧的第二 PZT 压电元件（23），设置在第二中间体（21）内侧且与第二 PZT 压电元件（23）电连接的第二放大调制电路（24），与第二放大调制电路（24）电连接的第二连接线缆（25）；

所述第一连接线缆（15）和第二连接线缆（25）通过设置在导线槽（3）内的导线相连；还包括与所述第一发射探头（1）电连接的脉冲信号激励模块（4），与第二接收探头（2）电连接的采集模块（5）、分别与脉冲信号激励模块（4）和采集模块（5）电连接的USB 传输模块（6）和与 USB 传输模块（6）电连接的上位机（7）。

2.根据权利要求 1 所述一种基于 PZT 的钢混结构胶结质量评价装置，其特征在于，所述上位机（7）中包括硬件参数设置模块（71）、数据存储回放模块（72）、波形显示模块（73）及数据分析模块（74）。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种基于 PZT 的钢混结构胶结质量评价装置的评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、上位机（7）控制脉冲信号激励模块（4）产生脉冲信号，脉冲信号传输至第一发射探头（1）；

S2、脉冲信号通过第一发射探头（1）转换为声波信号，声波信号沿钢混结构传播至第二接收探头（2）接收到声信号，同时采集模块（5）采集到声波信号，传输至上位机（7）

进行处理；

S3、采集不同钢混结构胶结状态下的声波信号，计算所述信号直达波能量，通过标定建立胶结质量与直达波能量的关系；

S4、通过步骤 S3 获取的直达波能量，评价钢混结构胶结质量。

4.根据权利要求 3 所述一种基于 PZT 的钢混结构胶结质量评价装置的评价方法，其特征在于，所述步骤 S1 中脉冲信号的激励宽度为 6μs。

5.根据权利要求 3 所述一种基于 PZT 的钢混结构胶结质量评价装置的评价方法，其特征在于，所述步骤 S3 中计算直达波能量包括以下步骤：

S31、通过设定窗函数g(t)，利用短时傅里叶变换分别计算不同胶结状态声波信号不同时刻的功率谱，计算公式如下：

其中，t 为时间，ω为角频率，f 为频率，v (t )为声波信号，

A (t, f) 函数是以 t 时为中心的时窗g (t )内信号v( t )的傅里叶振幅谱；

S32、计算直达波的能量，公式如下：

其中t₁为直达波到时，t₂为直达波截止时间。