[发明专利]一种适用于冲击回波法检测的传感器装置

说明书

本发明公开了一种适用于冲击回波法检测的传感器装置，包括传感器本体，传感器本体上方设有第一弹簧，第一弹簧上方设有按压第一弹簧的顶盖；第一弹簧设在中空设置的外壳内，外壳外周壁设有对外壳移动进行限位的限位块；顶盖与外壳的一端连接；传感器本体设置在中空设置的活动底座内；外壳的另一端套设在活动底座一端内，且外壳在活动底座内移动；外壳套设在活动底座的一端设有第一安装座，活动底座内设有第二安装座；弹性元件一端与第一安装座连接，弹性元件的另一端与第二安装座连接；第二安装座设有供传感器本体移动的移动孔。本发明能够进行手持、并且能抑制外界干扰，稳定采集冲击回波信号。

技术领域

本发明属于混凝土结构无损检测技术领域，具体涉及一种适用于冲击回波法检测的传感器装置。

背景技术

冲击回波法是1983年由美国康奈尔大学与国家标准技术研究院率先提出的一种无损检测方法，主要用于混凝土质量无损检测。其基本原理是在混凝土表面通过尽量短时的机械冲击激发冲击弹性波信号，冲击弹性波信号传播到结构内部，被缺陷表面和构件底面反射回来，随后被介质表面的传感器和数据采集传输系统接收。由于冲击弹性波传播过程中会在构件表面、内部缺陷表面或底面边界之间来回反射产生瞬态共振，且缺陷和底部反射产生的瞬态共振频率不同，故通过傅立叶变换对传感器接收的信号进行频谱分析情况即可确定内部缺陷的位置和构件的厚度(如图1所示)。

实际测试时，单个的测点不足以体现混凝土结构整体情况，一般需在混凝土结构表面布置一个测区，测区内以等间距网格状的方式布置多个测点(如图2所示)。逐个测点进行冲击回波测试，然后结合所有测点的测试信号，进行综合分析和评价。

最初的研究为这种技术提供了理论基础并证实了该技术可用于混凝土板状结构物的缺陷检测。随着研究的不断深入，冲击回波法也得到进一步拓展。测试对象由板状扩展为圆柱、梁、弧形等，测试内容也由结构尺寸和缺陷扩展为孔道灌浆、隧道衬砌、装配式建筑、混凝土结合面等，同时也形成了一些相关的检测标准规范。

近年来，在混凝土结构无损检测中，冲击回波法的应用也得到进一步推广，应用范围涵盖了桥梁、水利、建筑、公路、隧道等工程领域。虽说将理论技术推广至实际应用已取得一定的成果，但在实际测试过程中还是存在一些局限性，限制了该技术的进一步应用和推广。

1)信号采集稳定性不佳

测试过程中通过传感器进行信号的采集接收，需要将传感器紧贴在测试表面。目前常规采用的是直接将传感器按在测点表面。采用人为按压方式时，由于不同的测试人员习惯不一样，按压力度大小也不一样，体现在测试中为传感器耦合效果不一样。由于传感器采集接收的信号一般都很微弱，实际测试中较小的变化也会对传感器的信号采集造成较大的影响(如图3和图4所示)。如果测试过程中因传感器耦合受外界因素的影响而导致测试信号不佳，可能会引起以下问题：

①同一测点采集信号一致性不佳，不利于在现场进行初步的分析判断；

②增加后期信号分析和处理的难度；

③部分测点测试结果无效、需要进行复测。

2)工作量大，测试效率低

如图2所示：目前在进行冲击回波测试时，首先需要完成整个测区内所有测点的信号采集。实际现场测试时测区内测点数量较多，且测试时需确保每个测点的数据真实有效，一般要求对当前测点采集3条数据，且3条曲线整体一致性较好。对于单个测点来说，如果测试过程中传感器耦合不稳定，则会造成信号采集的不稳定，从而影响采集信号一致性，即同一测点多次测试的信号存在较大差异，在此情况下，则需要对当前测点进行反复测试，对测试曲线进行判别筛选，直到测试曲线一致性满足测试要求，在原有基础上进一步加大了工作量，降低了测试的效率。不利于在现场对测试对象的实际情况作出快速的判断。

3)测试结果的有效性