一种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法
【专利摘要】一种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法，将雷达波检测装置放在首个单元区域的起始检测点上，由该单元检测区域向上逐一对该组中的各单元区域进行检测，且在每一单元区域检测时，需完成一次完整圆周扫描，并实时记录检测数据，集合所采集到的全部检测数据，并进行处理和分析，生成木柱该组检测区域的内部检测图像，根据生成图像判断木柱是否存在内部缺陷：如所有的单元区域内都不存在内部缺陷，则直接定性；如有内部缺陷，则进一步判断已检测到的内部缺陷显示的是否完整，对显示不完整的进行外扩续检，直至显示完整，最终得到定性检测结果。其可现场快速准确地检测古建筑木柱中是否存在空洞、腐朽等缺陷，且能判定这些缺陷的位置和大小。
【专利说明】
一种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法，属于木材科学与技术领域。【背景技术】
[0002]木结构古建筑中承重木柱的缺陷状况对整体木结构的安全起至关重要的作用，承重木柱腐朽严重时会直接导致建筑物的坍塌，给行人和文物建筑带来了严重的安全隐患。 而以往古建筑木柱的安全普查，主要是通过目测、敲击等经验方法判断，鉴于木结构古建筑的承重木柱多是大径级木材且木柱表面多有油漆彩画，内部出现腐朽、空洞等缺陷时依靠经验方法可能无法及时察觉，难以判定结构整体安全性。为此，开发利用新的古建筑木柱内部缺陷检测方法具有重要的意义，纵观目前古建筑木柱内部缺陷的无损检测方法主要有阻力仪和应力波检测法，阻力仪检测时在木构件内部形成直径约为3_的通道，应力波检测时在木构件表面形成直径约4mm的孔洞，以上两种方法属无损检测对木结构的安全性能不会造成影响，但针对部分古建筑的特殊性，也迫切需要一种完全非侵入式的无损检测方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法，不仅可以现场快速准确地检测古建筑木柱中是否存在空洞、腐朽等缺陷，而且能判定空洞、腐朽缺陷的位置和大小，从而为木结构古建筑的保护提供数据支撑。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下设计方案:
[0005]—种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法，具有一雷达波检测装置，将雷达波发射器和雷达波接收器定位于雷达波检测装置上，并使二者位于上下同一条垂直线上;针对待检测的木柱设定一组检测区域，该组检测区域中至少包括一个单元区域;其具体方法如下:
[0006]1)将雷达波检测装置放在首个单元区域的起始检测点上，由该单元检测区域向上逐一对该组中的各单元区域进行检测，且在每一单元区域检测时，需至少完成一次完整圆周扫描:
[0007]a)在进行每一单元区域的检测时，首先标记这一单元区域的起始检测点并记录该起始检测点的方位，将所述雷达波检测装置贴合于木柱上，从标记的起始检测点开始推动该雷达波检测装置匀速绕木柱一周，直至回到该单元区域的起始检测点，且移动中逐一对各检测点进行扫描检测，并记录检测数据；
[0008]b)完成一个单元区域的检测后，将雷达波检测装置移到下一个待检测的单元区域，重复上述步骤a的检测过程下一轮；
[0009]2)集合所采集到的全部检测数据，并进行处理和分析，生成木柱该组检测区域的内部检测图像；[〇〇1〇] 3)根据生成的检测图像判断木柱在该组检测区域内是否存在内部缺陷:
[0011]如所有的单元区域内都不存在内部缺陷，则直接转至下面步骤4;
[0012]如有一个以上的单元区域内存在内部缺陷，则进一步判断已检测到的木柱内部缺陷显示的是否完整:如全部都显示完整，则继续下面步骤4;如有显示不完整的，则对这些不完整显示的内部缺陷所在的单元区域进行外扩续检，直至该内部缺陷显示完整，进行下一步；[0〇13]4)做出定性检测结果。
[0014]所述古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法步骤3)中，生成的检测图像中判断木柱存在内部缺陷的标准是:至少有一个单元区域的检测图像中存在异常，且该异常区域的边缘呈不规则形状。
[0015]所述古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法步骤3)中的外扩续检是针对所述内部缺陷所在的单元区域向上或向下若干邻接单元区域继续进行检测，直至有一单元区域检测图像中不再出现异常。
[0016]所述古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法步骤4)得到的定性检测结果中: 如木柱存在有内部缺陷，贝>J显不或输出其内部缺陷的数量、大小、位置和空间体量。
[0017]所述古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法步骤1中进行每一单元区域的检测时，每隔5mm设一检测点，让雷达波检测装置在该单元区域木柱的表面移动过程中，每到达一检测点则采集1组数据。
[0018]所述古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法中，对待测木柱进行缺陷判断前，对于显示的检测图像出现的异常区域要进行真伪判断，以排除是拼合柱的图像。
[0019]所述古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法中，进行古建筑木柱内部缺陷的现场检测时，首先在古建筑木柱的最下端设定一组检测区域，如判断无缺陷，则结束检测； 如判断有缺陷，则继续往上设定又一组检测区域，如此循环，直至不再发现缺陷，显示或输出该古建筑木柱内部缺陷的数量、大小、位置和空间体量。
[0020]本发明古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法的检测对象一木材是一种非均质材料且做成木柱后其外部多有地仗层，若要求完全非侵入式无损检测是以往检测方法不易实现的。本发明方法在检测缺陷同时可进一步区分并定量缺陷，根据木材中各种缺陷的特点，通过分析雷达波反射情况对缺陷的存在和类型，以及缺陷的位置和大小进行判定。
[0021]本发明在检测缺陷的同时还可以有效的分析木材中各种缺陷的特点，以区分出勿需处理的缺陷。[〇〇22]本发明较之一些现有技术有多处不同:首先木材是非均质材料;其次钢筋混凝土板的雷达波无损检测专利中只是检测钢筋的存在及位置，而本专利在检测缺陷同时可进一步区分并定量缺陷，根据木材中各种缺陷的特点，通过分析雷达波反射图像对缺陷的存在和类型，以及缺陷的位置和大小进行判定。两者有较大区别。[〇〇23]本发明的优点在于:(1)对古建筑木柱进行现场检测，可保持文物现状；(2)对古建筑木柱进行完全非侵入式的无损检测，不会影响其结构安全；(3)可定量显示古建筑木柱内部空洞、腐朽等缺陷的数量、位置及大小，为木结构古建筑的保护提供可靠的数据支撑。【附图说明】[〇〇24]图1为本发明古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法中的雷达波检测原理示意图。
[0025]图2为本发明雷达波检测中缺陷的判定效果示意图(古建筑木柱检测区域某一区域的检测图像，判定为存在缺陷)。
[0026]图3为本发明雷达波检测中缺陷的判定效果示意图(古建筑木柱检测区域某一区域的检测图像，判定为拼合柱，不属于缺陷)。【具体实施方式】
[0027]参阅图1所示，本发明古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法选用的雷达波检测装置中，雷达波发射器和接收器安置于该检测装置上、下并位于一条垂直线上，检测过程中，将雷达波检测装置贴合于木柱表面，推动其雷达波检测装置匀速绕该木柱一周(设定雷达波检测装置绕木柱一周所覆盖的检测区域为一个单元区域)并同时完成该圆周圈上各采集点的数据采集，再向上移动进行下一圈(下一单元区域)的检测，循环重复直至需要检测的区域全部完成检测，通过雷达波反射情况分析，即可形成覆盖检测区域的检测图像，据此初步判定古建筑木构件内部是否存在缺陷、缺陷的存在位置和大小。
[0028]下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0029]实施例1 一一以中国某木结构古建筑中直径约为600毫米A木柱为实验检测对象
[0030]第一步:选定A木柱要检测的区域，预算包含5个单元区域，在立柱上标记检测起始点(设在最下方的第一单元区域中)，并记录方位；[0031 ]第二步:测量木柱直径，开启雷达无损检测装置并根据木柱直径设置雷达波探测深度；
[0032]第三步:将雷达波无损检测装置贴合木柱表面，从标记的起始点开始推动雷达无损检测装置，使雷达波检测装置匀速且平行的绕该木柱运行，且定间隔(在木柱的表面移动过程中每隔5mm采集1组数据点)采集检测数据；
[0033]第四步:完成绕木柱运行一周后回到起始点，上移，转至下一个单元区域的起始点继续下一单元区域的检测；[〇〇34]第五步:重复第三步和第四步，直至测完5个单元区域；[〇〇35]第六步:综合各个数据点的分析结果，可以得到A木柱各单元区域的内部图像(参见图2,为A木柱检测区域中的一单元区域对应的检测图像)；
[0036]第七步:集合所有的检测图像进行分析判断，可以发现，在A木柱检测区域内的一个、多个或全部的单元区域的中心部位，存在颜色较深的区域且边缘为不规则形状(如图2 所示)，由此判断A木柱存在内部缺陷，其横向面积的大小和位置也直观可见；[〇〇37]第八步:判断是否已完整体现出该内部缺陷，如已显现为内部缺陷的区域的上和下一单元区域的检测图像已不再有显现出被判为内部缺陷的图像，则结束检测，执行下一步;若显现为内部缺陷的区域上和下一单元区域的检测图像至少有一层显现有内部缺陷的图像，则继续由该层起外扩一或多单元区域继续检测，直至不再显现出被判为内部缺陷的图像为止，执行下一步；[〇〇38]第九步:做出定性检测结果；
[0039]第十步:根据需求继续选择A木柱的其它检测的区域，重复上述第一步到第九步的步骤，直至检测的区域完全覆盖A木柱，即可得到木柱在不同高度处的缺陷大小和位置；
[0040]第十一步:对木柱在不同高度处的缺陷进行综合分析，得到相对准确的木柱内缺陷的大小、位置和空间体量。[0041 ]实施例2—一以中国某木结构古建筑中直径约为600毫米B木柱为实验检测对象
[0042]第一步:选定B木柱要检测的区域，预算包含8个单元区域，在立柱上标记检测起始点(设在最下方的第一单元区域中)，并记录方位；
[0043]第二步:测量木柱直径，开启雷达无损检测装置并根据木柱直径设置雷达波探测深度；
[0044]第三步:将雷达波检测装置贴合木柱表面，从标记的起始点开始推动雷达无损检测装置，使雷达波检测装置匀速且平行的绕该木柱运行，且定间隔(在木柱的表面移动过程中每隔5mm采集1组数据点)采集检测数据；
[0045]第四步:完成绕木柱运行一周后回到起始点，上移，转至下一个单元区域的起始点继续下一单元区域的检测；
[0046]第五步:重复第三步和第四步，直至测完8个单元区域；
[0047]第六步:综合各个数据点的分析结果，可以得到B木柱各单元区域的内部图像(参见图3,为B木柱检测区域中的一单元区域对应的检测图像)；
[0048]第七步:集合所有的检测图像进行分析判断，由图可以发现，在B木柱的中心部位， 存在一个颜色较深同时面积较大的区域，因该区域边缘为明显的类圆形，与古建筑常见的拼合柱(木柱的拼接)特征相似，由此判断B木柱为拼合木柱而非缺陷；
[0049]第八步:根据需求继续选择木柱的其它检测的区域，重复上述步骤，即可检测到木柱全面是否存有缺陷。最后，综合分析，得到相对准确的判断结果。
[0050]上述各实施例的方法中，对图示的检测图像可以通过人工方式或计算机的智能化处理进行分析判断，其可以通过现有技术实现，此处不赘述。
[0051]上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本申请专利的保护范围。
【主权项】
1.一种古建筑木柱内部缺陷的雷达波无损检测方法，具有一雷达波检测装置，将雷达 波发射器和雷达波接收器定位于雷达波检测装置上，并使二者位于上下同一条垂直线上； 针对待检测的木柱设定一组检测区域，该组检测区域中至少包括一个单元区域;其特征在 于具体方法如下:1)将雷达波检测装置放在首个单元区域的起始检测点上，由该单元检测区域向上逐一 对该组中的各单元区域进行检测，且在每一单元区域检测时，需完成一次完整圆周扫描:a)在进行每一单元区域的检测时，首先标记这一单元区域的起始检测点并记录该起始 检测点的方位，将所述雷达波检测装置贴合于木柱上，从标记的起始检测点开始推动该雷 达波检测装置匀速绕木柱一周，直至回到该单元区域的起始检测点，且移动中逐一对各检 测点进行扫描检测，并记录检测数据；b)完成一个单元区域的检测后，将雷达波检测装置移到下一个待检测单元区域的起始 检测点，重复上述步骤a的检测过程，直至完成对该组检测区域的检测；2)集合所采集到的全部检测数据，并进行处理和分析，生成木柱该组检测区域的内部 检测图像；3)根据生成的检测图像判断木柱在该组检测区域内是否存在内部缺陷:如所有的单元区域内都不存在内部缺陷，则直接转至下面步骤4);如有一个以上的单元区域内存在内部缺陷，则进一步判断已检测到的木柱内部缺陷显 示的是否完整:如全部都显示完整，则继续下面步骤4;如有显示不完整的，则对这些不完整 显示的内部缺陷所在的单元区域进行外扩续检，直至该内部缺陷显示完整，进行下一步；4)做出定性检测结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤3)中，生成的检测图像中判断木柱 存在内部缺陷的标准是:至少有一个单元区域的检测图像中存在异常，且该异常区域的边 缘呈不规则形状。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤3)中的外扩续检是针对所述内部 缺陷所在的单元区域向上或向下若干邻接单元区域继续进行检测，直至有一单元区域检测 图像中不再出现异常。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4)得到的定性检测结果中:如木柱 存在有内部缺陷，贝U显不或输出其内部缺陷的数量、大小、位置和空间体量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1中进行每一单元区域的检测时， 每隔5mm设一检测点，让雷达波检测装置在该单元区域木柱的表面移动过程中，每到达一检 测点则采集1组数据。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:对待测木柱进行缺陷判断前，对于显示的 检测图像出现的异常区域要进行真伪判断，以排除是拼合柱的图像。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:进行古建筑木柱内部缺陷的现场检测时， 首先在古建筑木柱的最下端设定一组检测区域，如判断无缺陷，则结束检测；如判断有缺 陷，则继续往上设定又一组检测区域，如此循环，直至不再发现缺陷，显示或输出该古建筑 木柱内部缺陷的数量、大小、位置和空间体量。
【文档编号】G01N33/46GK105954502SQ201610354065
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】陈勇平, 郭文静, 王正, 常亮, 任萍, 任一萍, 高黎
【申请人】中国林业科学研究院木材工业研究所