一种基于超声换能的检测系统的制作方法

本发明涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种基于超声换能的检测系统。

背景技术：

随着桥梁技术的发展，在工程技术中越来越多的桥梁建设都采用预应力桥梁，预应力桥梁钢绞线是该类桥梁的关键承载结构，其波纹管的注浆密实度关系到钢绞线承载能力的发挥，对桥梁波纹管注浆密实度进行评价具有重要的意义。波纹管灌浆的作用主要有两个方面：一是保护预应力筋不锈蚀；二是保证预应力筋与构件混凝土共同工作，并控制超载时裂缝的间距和宽度，同时避免预应力筋锚固端的应力过分集中。

目前，预应力波纹管灌浆施工过程中经常出现的质量问题有：1、灌浆不密实；2、波纹管未被水泥浆完全充满、存在空隙；3、水泥浆体由于硬化收缩过大而与波纹管分离；4、水泥浆体中含有杂质局部收缩形成板结，导致整体抗应力能力不均匀。由于波纹管灌浆上述质量问题，国内外一些预应力桥梁已经出现梁体下垂或突然坍塌等现象。波纹管注浆密实度检测在大型桥梁建设和现有桥梁安全性检测方面具有重大的指导意义。

然而，当前检测方法信号值亏损较大，不能很好反应波纹管注浆情况，不利于桥梁的检修与维护。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种基于超声换能的检测系统，用以克服现有技术中注浆波纹管质量检测时信号值亏损大，导致桥梁的检修与维护数据较少的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于超声换能的检测系统，包括，

通道，其为位于桥梁、t梁或厢梁内部与待检测注浆波纹管相平行的通路，通道内设有耦合用溶液；

轨道，其位于所述通道内部；

基座，其位于所述轨道上，所述基座上设有移动装置；

超声发生器，其设置在所述基座上，用以向待检测波纹管发送超声信号；

超声接收器，其设置在所述基座上，用以接收波纹管反射的声波信号，所述超声接收器由多个超声换能器共同组成；

位移传感器，其设置在所述基座上，能够精确记录所述基座移动的位置；

第一无线收发器，其设置在所述基座上，第一无线收发器与所述超声接收器、所述超声发生器、所述位移传感器和所述移动装置分别相连，用以传递所述超声接收器接收到的声波信号并接收外接控制信号；

声波分析装置，其设置在所述通道外部，声波分析装置设有第二无线收发器，所述第二无线收发器用以接收第一无线收发器发出的信号；

所述声波分析装置内还设有与所述第二无线收发器相连的中控模块，中控模块用以对声波进行分析；

数据显示屏，其与所述声波分析装置相连，能够显示检测到的注浆波纹管内部实时数据；

采用所述检测系统进行检测初始阶段，所述基座位于所述通道起始端，所述中控模块控制所述超声发生器发射超声波，所述超声接收器接收反射的超声波信号并将接收到的信号通过所述第一无线收发器传递至所述声波分析装置，在超声发生器发射超声波的同时中控模块控制基座沿轨道匀速移动；

所述中控模块内设有反射超声波强度标准值，中控模块对所述超声接收器接收到的图像进行分析得到反射超声波强度实际值，并将实际值与标准值进行对比，判断注浆波纹管内是否注浆合格；

当所述中控模块判定注浆波纹管内是否注浆不合格时，中控模块对反射超声波强度实际值进行分析，确定不合格的实际情况；

当因注浆波纹管内紧实度不足判定注浆波纹管内注浆不合格时，所述中控模块控制所述移动装置沿轨道在不合格区域前后移动，以进一步判定不合格原因。

进一步地，所述中控模块内设有反射超声波强度标准值f，中控模块对所述超声接收器接收到的图像进行分析得到反射超声波强度实际值fs，中控模块计算反射超声波强度实际值fs与反射超声波强度标准值f的差值的绝对值rf，rf=∣fs-f∣，所述中控模块内设有反射超声波强度差值的绝对值评价参数rfz,中控模块将差值的绝对值rf与反射超声波强度差值的绝对值评价参数rfz进行对比，

当rf≤rfz时，所述中控模块判定该信号段注浆波纹管注浆合格；

当rf＞rfz时，所述中控模块判定该信号段注浆波纹管注浆不合格。

进一步地，当所述中控模块判定该信号段注浆波纹管注浆不合格时，所述中控模块根据反射超声波强度实际值fs与反射超声波强度标准值f的实际大小判断注浆不合格的具体情况。

进一步地，当fs＜f时，所述中控模块判定反馈信号段的注浆波纹管内紧实度过大，注浆波纹管内出现板结现象。

进一步地，当fs＞f时，所述中控模块判定反馈信号段的注浆波纹管内紧实度不足，中控模块控制所述移动装置沿轨道小范围前后移动，以进一步判定紧实度不足的原因。

进一步地，所述中控模块对前后移动收集到的检测段反射超声波强度值进行存储，并生成反射超声波强度变化曲线图fb=f（l），其中，fb为不合格检测段任意一点反射超声波强度值，l为fb所对应的位置参数，所述数据显示屏显示曲线图fb=f（l）。

进一步地，当反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）整体数据平缓时，所述中控模块判定引起检测段注浆波纹管内紧实度不足的原因是检测段注浆结构松散。

进一步地，当反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）出现较大波动时，所述中控模块判定引起检测段注浆波纹管内紧实度不足的原因是检测段注浆出现空腔。

进一步地，所述中控模块内设有反射超声波强度变化评判差值z，所述中控模块计算所述反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）中的最大超声波强度值fmax和最小超声波强度值fmin的差值fm，fm=fmax-fmin，并将计算到的fm与反射超声波强度变化评判差值z进行对比，

当fm＜z时，所述中控模块判定fb=f（l）整体数据平缓；

当fm≥z时，所述中控模块判定fb=f（l）出现较大波动。

进一步地，所述位移传感器实时记录基座的移动位置，当中控模块判定注浆波纹管注浆不合格时，位移传感器将不合格检测段的位置信息传递至中控模块，确定缺陷所在位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，采用所述检测系统进行检测初始阶段，所述基座位于所述通道起始端，所述中控模块控制所述超声发生器发射超声波，所述超声接收器接收反射的超声波信号并将接收到的信号通过所述第一无线收发器传递至所述声波分析装置，在超声发生器发射超声波的同时中控模块控制基座沿轨道匀速移动；所述超声接收器实时接收反射的超声波信号，并将信号传递至所述中控模块，中控模块通过对声波强度进行分析确定注浆波纹管注浆是否合格，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

尤其，当所述中控模块判定该信号段注浆波纹管注浆不合格时，所述中控模块根据反射超声波强度实际值fs与反射超声波强度标准值f的实际大小判断注浆不合格的具体情况。中控模块根据反馈的声波信号确定注浆波纹管注浆不合格的具体情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

尤其，当fs＜f时，所述中控模块判定反馈信号段的注浆波纹管内紧实度过大，注浆波纹管内出现板结现象。当fs＜f时，说明检测段注浆情况比预设的情况紧实，检测段出现板结，板结的出现会导致检测段受力不均，影像桥梁的使用寿命，本发明通过对板结情况的判断，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

进一步地，当fs＞f时，所述中控模块判定反馈信号段的注浆波纹管内紧实度不足，中控模块控制所述移动装置沿轨道小范围前后移动，以进一步判定紧实度不足的原因。当fs＞f时，所述中控模块判定反馈信号段的注浆波纹管内紧实度不足，紧实度不足的原因可能是由波纹管检测段中存有空腔引起，也可能是由于波纹管检测段注浆结构松散引起的，中控模块控制所述移动装置沿轨道小范围前后移动，进一步获取波纹管内部注浆情况数据，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

尤其，所述中控模块对前后移动收集到的检测段反射超声波强度值进行存储，并生成反射超声波强度变化曲线图fb=f（l），所述中控模块对注浆波纹管内紧实度不足段超声波数据进行分析，并生成反射超声波强度变化曲线图fb=f（l），直观地将反射波变化数据表示出来，更清楚的记录波纹管内部注浆情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

尤其，当反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）整体数据平缓时，所述中控模块判定引起检测段注浆波纹管内紧实度不足的原因是检测段注浆结构松散。当fb=f（l）整体数据平缓时，说明不合格段注浆结构整体一致，而当有空洞出现时，数据段必然会出现突变现象，通过判定fb=f（l）整体数据平缓程度，更清楚的判定波纹管内部实际情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

尤其，当反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）出现较大波动时，所述中控模块判定引起检测段注浆波纹管内紧实度不足的原因是检测段注浆出现空腔。当波纹管内部出现空腔时，fb=f（l）会出现较大起伏，通过判定fb=f（l）整体数据平缓程度，更清楚的判定波纹管内部实际情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

进一步地，所述中控模块内设有反射超声波强度变化评判差值z，通过设置反射超声波强度变化评判差值z并计算反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）中的最大超声波强度值fmax和最小超声波强度值fmin的差值fm，中控模块判定曲线图fb=f（l）的波动频率，并根据波动频率判断波纹管内部实际情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

进一步地，所述位移传感器实时记录基座的移动位置，当中控模块判定注浆波纹管注浆不合格时，位移传感器将不合格检测段的位置信息传递至中控模块，确定缺陷所在位置。通过所述位移传感器实时记录基座的移动位置，快速锁定缺陷所在位置，对不合格检测段快速准确的判断，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

进一步地，本发明在通道中设有轨道，基座通过轨道能够在通道内进行移动，通过设置轨道，使得基座移动速度均匀，有利于检测数据的获取。

附图说明

图1为本发明所述基于超声换能的检测系统的结构示意图；

图2为本发明所述基座的结构示意图；

图3为注浆波纹管内出现板结时内部示意图；

图4为注浆波纹管内出现结构松散时内部示意图；

图5为注浆波纹管内出现空腔时内部示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1与图2所示，其中，图1为本发明所述基于超声换能的检测系统的结构示意图，图2为本发明所述基座的结构示意图；

本发明提供一种基于超声换能的检测系统，包括，

通道1，其为位于桥梁、t梁或厢梁内部与待检测注浆波纹管20相平行的通路，通道1内设有耦合用溶液；

轨道2，其位于所述通道1内部；

基座3，其位于所述轨道2上，所述基座3上设有移动装置8；

超声发生器4，其设置在所述基座3上，用以向待检测波纹管发送超声信号；

超声接收器5，其设置在所述基座3上，用以接收波纹管反射的声波信号，所述超声接收器5由多个超声换能器共同组成；

位移传感器7，其设置在所述基座3上，能够精确记录所述基座3移动的位置；

第一无线收发器6，其设置在所述基座3上，第一无线收发器6与所述超声接收器5、所述超声发生器4、所述位移传感器7和所述移动装置8分别相连，用以传递所述超声接收器5接收到的声波信号并接收外接控制信号；

声波分析装置9，其设置在所述通道1外部，声波分析装置9设有第二无线收发器91，所述第二无线收发器91用以接收第一无线收发器6发出的信号；

所述声波分析装置9内还设有与所述第二无线收发器91相连的中控模块92，中控模块92用以对声波进行分析；

数据显示屏10，其与所述声波分析装置9相连，能够显示检测到的注浆波纹管20内部实时数据；

采用所述检测系统进行检测初始阶段，所述基座3位于所述通道1起始端，所述中控模块92控制所述超声发生器4发射超声波，所述超声接收器5接收反射的超声波信号并将接收到的信号通过所述第一无线收发器6传递至所述声波分析装置9，在超声发生器4发射超声波的同时中控模块92控制基座3沿轨道2匀速移动；

具体而言，所述中控模块92内设有反射超声波强度标准值f，中控模块92对所述超声接收器5接收到的图像进行分析得到反射超声波强度实际值fs，中控模块92计算反射超声波强度实际值fs与反射超声波强度标准值f的差值的绝对值rf，rf=∣fs-f∣，所述中控模块92内设有反射超声波强度差值的绝对值评价参数rfz,中控模块92将差值的绝对值rf与反射超声波强度差值的绝对值评价参数rfz进行对比，

当rf≤rfz时，所述中控模块92判定该信号段注浆波纹管20注浆合格；

当rf＞rfz时，所述中控模块92判定该信号段注浆波纹管20注浆不合格。

具体而言，所述超声接收器5实时接收反射的超声波信号，并将信号传递至所述中控模块92，中控模块92通过对声波强度进行分析确定注浆波纹管20注浆是否合格，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

具体而言，当所述中控模块92判定该信号段注浆波纹管20注浆不合格时，所述中控模块92根据反射超声波强度实际值fs与反射超声波强度标准值f的实际大小判断注浆不合格的具体情况。

中控模块92根据反馈的声波信号确定注浆波纹管20注浆不合格的具体情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

请参阅图3所述，其为注浆波纹管内出现板结时内部示意图。

当fs＜f时，所述中控模块92判定反馈信号段的注浆波纹管20内紧实度过大，注浆波纹管20内出现板结现象。

当fs＜f时，说明检测段注浆情况比预设的情况紧实，检测段出现板结，板结的出现会导致检测段受力不均，影像桥梁的使用寿命，本发明通过对板结情况的判断，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

当fs＞f时，所述中控模块92判定反馈信号段的注浆波纹管20内紧实度不足，中控模块92控制所述移动装置8沿轨道2小范围前后移动，以进一步判定紧实度不足的原因。

当fs＞f时，所述中控模块92判定反馈信号段的注浆波纹管20内紧实度不足，紧实度不足的原因可能是由波纹管检测段中存有空腔引起，也可能是由于波纹管检测段注浆结构松散引起的，中控模块92控制所述移动装置8沿轨道2小范围前后移动，进一步获取波纹管内部注浆情况数据，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

所述中控模块92对前后移动收集到的检测段反射超声波强度值进行存储，并生成反射超声波强度变化曲线图fb=f（l），其中，fb为不合格检测段任意一点反射超声波强度值，l为fb所对应的位置参数，所述数据显示屏10显示曲线图fb=f（l）。

所述中控模块92对注浆波纹管20内紧实度不足段超声波数据进行分析，并生成反射超声波强度变化曲线图fb=f（l），直观地将反射波变化数据表示出来，更清楚的记录波纹管内部注浆情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

请参阅图4所述，其为注浆波纹管内出现结构松散时内部示意图。

当反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）整体数据平缓时，所述中控模块92判定引起检测段注浆波纹管20内紧实度不足的原因是检测段注浆结构松散。

当fb=f（l）整体数据平缓时，说明不合格段注浆结构整体一致，而当有空洞出现时，数据段必然会出现突变现象，通过判定fb=f（l）整体数据平缓程度，更清楚的判定波纹管内部实际情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

请参阅图5所述，其为注浆波纹管内出现空腔时内部示意图。

当反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）出现较大波动时，所述中控模块92判定引起检测段注浆波纹管20内紧实度不足的原因是检测段注浆出现空腔。

当波纹管内部出现空腔时，fb=f（l）会出现较大起伏，通过判定fb=f（l）整体数据平缓程度，更清楚的判定波纹管内部实际情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

所述中控模块92内设有反射超声波强度变化评判差值z，所述中控模块92计算所述反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）中的最大超声波强度值fmax和最小超声波强度值fmin的差值fm，fm=fmax-fmin，并将计算到的fm与反射超声波强度变化评判差值z进行对比，

当fm＜z时，所述中控模块92判定fb=f（l）整体数据平缓；

当fm≥z时，所述中控模块92判定fb=f（l）出现较大波动。

通过设置反射超声波强度变化评判差值z并计算反射超声波强度变化曲线图fb=f（l）中的最大超声波强度值fmax和最小超声波强度值fmin的差值fm，中控模块92判定曲线图fb=f（l）的波动频率，并根据波动频率判断波纹管内部实际情况，保障了工程质量，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

所述位移传感器7实时记录基座3的移动位置，当中控模块92判定注浆波纹管20注浆不合格时，位移传感器7将不合格检测段的位置信息传递至中控模块92，确定缺陷所在位置。

通过所述位移传感器7实时记录基座3的移动位置，快速锁定缺陷所在位置，对不合格检测段快速准确的判断，为桥梁的检修与维护提供了有力的数据支撑。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。