专利名称：一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法
技术领域：
本发明涉及一种超声成像方法，特别涉及一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法。
背景技术：
混凝土由水泥、砂子和石子等基本原材料组成，其经常出现的质量问题包括内部存在不密实或孔洞，外部形成蜂窝麻面、裂缝和损伤层等缺陷，这会严重影响混凝土器件的承载能力和耐久性，甚至造成重大安全事故。超声波检测方法是混凝土无损检测中的一种常规方法，与其它无损检测方法相比，具有指向性好、被测对象范围广、能够检测的深度大、缺陷定位准确、适应性强、检测灵敏度高、成本低、设备体积小、速度快、对人体无害及便于现场使用等优点，因此超声无损检测技术是国内外应用最广泛、使用 频度最高且发展较快的一种无损检测技术。目前，混凝土超声波无损检测方法包括两大类型。一种是直接利用声波在的混凝土中传播的速度、接收波的幅度和频率来判断混凝土的内部缺陷。这仅仅是一种定性的分析技术，若想判断内部缺陷的性质、范围，以及推测强度变化区域就无能为力了。另一种是对接收器接收到的超声信号进行成像，可以提供直观和大量的信息，直接反映探测介质的声学和力学性质，从而直接判断混凝土内部缺陷的存在和属性。超声波成像方法已被应用于混凝土内部缺陷的检测，主要有超声CT法和超声波合成孔径聚焦成像(SAFT)。超声CT对声波走时或衰减进行层析成像，通常假设声波是沿直线传播的，这与实际声波在具有很强散射性的混凝土中的传播有较大出入的。合成孔径聚焦成像是对B扫描或C扫描信号进行合成处理，实现用小孔径传感器来模仿大孔径传感器，获得二维或三维的成像图，其在图像重建过程中假设声速是恒定的，只能重建出结构图，而且当混凝土内部结构较复杂时，重建的结构图不一定准确。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种采用有限元方法对混凝土进行超声成像的方法，可以检测混凝土内部的缺陷，克服现有混凝土超声检测方法只能根据超声信号的特征做定性分析的缺点，或进行超声成像时采用超声沿直线传播或声速恒定的假设而成像不准确的缺点。本发明的技术方案是，一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，包括以下步骤步骤一将将超声检测仪的多个发射器和发射器放置在混凝土表面，，然后按顺序每次让一个发射器发射超声信号，多个接收器同时接收这个发射器所发射的超声信号，依次进行多次操作，记录不同位置的发射器所发射的超声信号以用于混凝土图像重建；步骤二 对采集到的超声信号进行滤波处理；步骤三对超声信号进行有限元重建，包括选择超声传播的模型，信号前处理，有限元迭代重建以及图像后处理；步骤四根据重建后的参数图像，确定混凝土内各位置成分，从而找到缺陷。所述的一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，所述的步骤三中，有限元重建方法包括以下过程通过采用超声传播模型将所要重建的多组参数QpQ2等和超声声压P联系起来，SP
权利要求
1.一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一将超声检测仪的多个发射器和发射器放置在混凝土表面，，然后按顺序每次让一个发射器发射超声信号，多个接收器同时接收这个发射器所发射的超声信号，依次进行多次操作，记录不同位置的发射器所发射的超声信号以用于混凝土图像重建； 步骤二 对采集到的超声信号进行滤波处理； 步骤三对超声信号进行有限元重建，包括选择超声传播的模型，信号前处理，有限元迭代重建以及图像后处理； 步骤四根据重建后的参数图像，确定混凝土内各位置成分，从而找到缺陷。
2.根据权利要求I所述的一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，其特征在于所述的步骤三中，有限元重建方法包括以下过程 通过采用超声传播模型将所要重建的多组参数Qp Q2等和超声声压P联系起来，即
3.根据权利要求2所述的一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，其特征在于在有限元求解时，所用的频域超声传播方程为
4.根据权利要求2所述的一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，其特征在于在有限元逆向迭代求解时，所用的方程为
全文摘要
本发明公开了一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法，包括将超声发射器和接收器放置在混凝土表面，发射和接收超声波，对采集到的超声信号进行滤波预处理后，用有限元方法对混凝土内部物理参数进行重建，具体步骤为选择超声传播的模型，信号前处理，有限元迭代重建，以及图像后处理。然后根据图像做结果分析，依据混凝土的结构设计，从而确定混凝土内缺陷的位置、大小和性质。
文档编号G01N29/06GK102636568SQ20121008325
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者喻波, 姚志立, 曾智力, 朱自强, 章照宏, 肖嘉莹, 蒋奇云, 鲁光银 申请人:朱自强, 湖南致力工程检测技术有限公司, 鲁光银