本发明涉及混凝土检测领域，具体涉及一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法。
背景技术：
混凝土结构是最重要的土木、建筑结构，然而在施工过程中可能存在一些人为的偷工减料或工程缺陷，为了确保浇筑质量和检查其内部完整性，在不破坏被测混凝土结构原来的物理状态、化学性质等前提下，无损检测无疑为最佳方法，比如超声检验法、回弹法、冲击波回弹综合法等。混凝土无损检测即混凝土非破坏性检测，就是在不破坏待测构件原来的状态、化学性质等前提下，通过获取混凝土、钢筋等相关的物理量，并充分利用所获取的物理量采用相关曲线拟合数据处理等方法，推定混凝土内部缺陷和损伤情况。
目前，利用冲击弹性波对混凝土结构内部缺陷检测的技术已经不断发展。其原理是利用弹性波在不同介质中的传播速度不同而对内部结构进行判断与检测。此类检测方法根据传感器安装位置的不同，分为了单面反射法、表面波法以及双面透过法等等，单面反射法主要针对浅层混凝土结构的缺陷和损伤探测，表面波法和双面透过法则主要针对大型混凝土结构的内部检测。
现有的检测方法是直接获取两个原始波形的首波，计算出两个首波之间的距离、两个传感器分别接收到首波时的初始时间差，并以此为依据判断出实际波速、再通过实际波速进行比较判断。然而，在使用表面波法和双面透过法进行混凝土内部缺陷及损伤检测时，弹性波在混凝土内部传播，必然会受到混凝土内部钢筋、混凝土健全部位的干扰，弹性波在钢筋、混凝土健全部位的传播速度明显更快，因此现有技术中利用冲击弹性波对缺陷和损伤进行检测的方式始终存在较大误差。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法，以解决现有技术中通过冲击弹性波的方式对混凝土内部缺陷和损伤进行检测时误差大、精度低的问题，实现降低检测误差，提高对混凝土内部的缺陷、损伤的识别能力的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法，包括以下步骤：
(a)把两个波形接收传感器分别安装在待测混凝土结构的表面，测出两个波形接收传感器之间的间距；
(b)在其中一个波形接收传感器的旁边进行激振，采集两个波形接收传感器的测试数据，得到两组波形曲线；
(c)将两组波形曲线相关至一个互相关函数内，分别取两组波形曲线中第一个峰值点带入该互相关函数中，求出两组波形曲线中峰值点之间的时间差；
(d)通过时间差计算出弹性波从一个波形接收传感器到另一个波形接收传感器的波速；
(e)将计算出的波速与标准波速进行比对，判断缺陷和损伤情况。
针对现有技术中通过冲击弹性波的方式对混凝土内部缺陷和损伤进行检测时误差大、精度低的问题，本发明提出一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法。现有技术中的检测方式，是直接获取两个原始波形的首波初始位置，测量出两个传感器之间的距离、两个传感器分别接收到首波时的初始时间差，并以此为依据判断出实际波速、再通过实际波速进行比较判断。但是发明人在经过大量研究后发现，混凝土内部的钢筋、以及健全部位都对首波的检测具有很大的干扰，具体的：(1)弹性波沿着混凝土结构内部进行传播，当部分弹性波的传播方向和传播路径与混凝土内部钢筋的走向重合时，弹性波将沿着钢筋进行传播，而弹性波在钢筋中的传播速度相比在混凝土中的传播速度要快，所以部分沿钢筋传播的弹性波信号就要比混凝土中的信号先行到接收端传感器，该信号尽管较为微弱，但仍会发生畸变，从而导致干扰初始时刻的选取；(2)弹性波在传播路径上遇到混凝土缺陷或损伤，将会分成两部分信号，一部分信号是直接通过缺陷损伤区域达到接收传感器，另一部分信号是绕过缺陷损伤区域通过健全部位达到接收传感器，然而通过缺陷损伤区域的弹性波其波速必然会降低，所以通过健全部位的信号将先于穿过缺陷、损伤的信号到达接收端传感器，因此，采用最先到达的信号，就会带来干扰，降低对缺陷和损伤的识别能力。本发明所提出的检测方法，正是为了克服上述问题所提出的。首先把两个波形接收传感器分别安装在待测混凝土结构的表面，并测出两个波形接收传感器之间的间距备用。之后在其中一个波形接收传感器的旁边进行激振，采集两个波形接收传感器的测试数据，得到两组波形曲线。距离激振位置较近的波形接收传感器会立即接受到弹性波信号并进行记录，弹性波经过混凝土结构的传递、再被另一个波形接收传感器接受到信号。距离激振位置较近的传感器几乎为混凝土的振动信号，而距离激振位置较远的传感器接受的信号则是由混凝土缺陷部位信号、钢筋影响信号、混凝土内部健全部位等的多种混合信号组成。之后将两组波形曲线相关至一个互相关函数内，分别取两组波形曲线中第一个峰值点带入该函数中，求出两组波形曲线中峰值点之间的时间差。即是将两个信号值进行相关，表示出两组波形曲线在任意时刻之间的相关程度，互相关函数为相对值，因此通过将两组波形曲线中第一个峰值点带入该函数中计算得出的时间差，即反应了弹性波主波段在混凝土结构内部传播时的混合波速，用两个波形接收传感器之间的间距除以该时间差，即能够计算出弹性波从一个波形接收传感器到另一个波形接收传感器的波速，该波速考虑了钢筋部位、健全部位、以及内部缺陷或损伤的共同影响，并且由于是与激振点旁边的波形曲线进行的互相关，因此克服了现有的检测方式中获取的弹性波初始位置是受到钢筋和健全部位的加速而得的问题。将计算出的波速与标准波速进行比对，判断缺陷和损伤情况即可，计算出的波速越接近标准波速，则表面混凝土内部的缺陷及损伤越少、结构越完整。相较于传统方法中简单的获取两个弹性波初始位置进行波速计算的方式，本发明通过建立互相关函数、并由峰值位置共同计算出实际波速，克服了现有的检测方式中获取的弹性波初始位置是受到钢筋和健全部位的加速而得的问题，解决了现有技术中通过冲击弹性波的方式对混凝土内部缺陷和损伤进行检测时误差大、精度低的问题，实现了降低检测误差，提高对混凝土内部的缺陷、损伤的识别能力的目的。
步骤(c)中两组波形曲线的互相关函数为：
式中，x(t)、y(t)分别为靠近激振处的波形接收传感器、远离激振处的波形接收传感器所获得的波形曲线，t为观察时间，τ为时间差。
即是将两个波形接收传感器的信号分别看作x(t)、y(t)，对于x(t)在t时刻的值与y(t)在t+τ时刻的值之间的相关性，可在观察时间上对这两个值的乘积作平均运算，并取其极限，从而得到本方案中的互相关函数，即能够克服现有的检测方式中获取的弹性波初始位置是受到钢筋和健全部位的加速而得的缺陷，极大程度上提高所求得的波速的精确性。
优选的，所述标准波速由与待测混凝土结构同等强度的混凝土试块标定得到。以确保作为评判标准的标准波速的准确可靠，每次施工时最好都预留下该批次混凝土的试样，从而获取准确的标准波速，避免传统技术中经常通过经验获得标准波速所带来的检测精度不确定性。
优选的，所述波形接收传感器用低噪声信号电缆与外部进行连接。以提高本发明的抗弯曲、振动、冲击、温度变化等性能，具有更广泛的适用范围。
优选的，步骤(b)中激振采用人力敲击。便于准确控制敲击位置，确保激振位置位于其中一个波形接收传感器的旁边。
优选的，步骤(b)中激振采用机械敲击。确保精确的控制激振力度，确保产生的弹性波在可接受范围内。
优选的，两个波形接收传感器分别安装在待测混凝土结构相对的两个表面。两个波形接收传感器构成双面透过法检测的结构，对混凝土结构内部整体进行检测。
优选的，两个波形接收传感器安装在待测混凝土结构同一个表面上。适用于对厚度较小表面较大的混凝土结构进行检测。
优选的，所述波形接收传感器为加速度传感器。
优选的，激振点与其中一个波形接收传感器之间的距离≤10cm。以确保距离激振位置较近的波形接收传感器会立即接受到弹性波信号并进行记录，同时确保其所记录的信号为混凝土的振动信号。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法，相较于传统方法中简单的获取两个弹性波初始位置进行波速计算的方式，本发明通过建立互相关函数、并由峰值位置共同计算出实际波速，克服了现有的检测方式中获取的弹性波初始位置是受到钢筋和健全部位的加速而得的问题，解决了现有技术中通过冲击弹性波的方式对混凝土内部缺陷和损伤进行检测时误差大、精度低的问题，实现了降低检测误差，提高对混凝土内部的缺陷、损伤的识别能力的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例1的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示的一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法，包括以下步骤：
(a)把两个波形接收传感器分别安装在待测混凝土结构同一个表面上，测出两个波形接收传感器之间的间距；
(b)在其中一个波形接收传感器的旁边进行人力激振，采集两个波形接收传感器的测试数据，得到两组波形曲线；
(c)将两组波形曲线相关至一个互相关函数内，分别取两组波形曲线中第一个峰值点带入该互相关函数中，求出两组波形曲线中峰值点之间的时间差；
(d)通过时间差计算出弹性波从一个波形接收传感器到另一个波形接收传感器的波速；
(e)将计算出的波速与标准波速进行比对，判断缺陷和损伤情况。
本发明将两组信号值进行相关，表示出两组波形曲线在任意时刻之间的相关程度，互相关函数为相对值，因此通过将两组波形曲线中第一个峰值点带入该函数中计算得出的时间差，即反应了弹性波主波段在混凝土结构内部传播时的混合波速，用两个波形接收传感器之间的间距除以该时间差，即能够计算出弹性波从一个波形接收传感器到另一个波形接收传感器的波速，该波速考虑了钢筋部位、健全部位、以及内部缺陷或损伤的共同影响，并且由于是与激振点旁边的波形曲线进行的互相关，因此克服了现有的检测方式中获取的弹性波初始位置是受到钢筋和健全部位的加速而得的问题。将计算出的波速与标准波速进行比对，判断缺陷和损伤情况即可，计算出的波速越接近标准波速，则表面混凝土内部的缺陷及损伤越少、结构越完整。相较于传统方法中简单的获取两个弹性波初始位置进行波速计算的方式，本发明通过建立互相关函数、并由峰值位置共同计算出实际波速，克服了现有的检测方式中获取的弹性波初始位置是受到钢筋和健全部位的加速而得的问题，解决了现有技术中通过冲击弹性波的方式对混凝土内部缺陷和损伤进行检测时误差大、精度低的问题，实现了降低检测误差，提高对混凝土内部的缺陷、损伤的识别能力的目的。
实施例2：
一种提高识别混凝土缺陷和损伤能力的检测方法，两组波形曲线的互相关函数为：
式中，x(t)、y(t)分别为靠近激振处的波形接收传感器、远离激振处的波形接收传感器所获得的波形曲线，t为观察时间，τ为时间差。所述标准波速由与待测混凝土结构同等强度的混凝土试块标定得到。所述波形接收传感器用低噪声信号电缆与外部进行连接。步骤(b)中激振采用机械敲击。两个波形接收传感器分别安装在待测混凝土结构相对的两个表面。所述波形接收传感器为加速度传感器。激振点与其中一个波形接收传感器之间的距离为10cm。本实施例中测试对象为存在缺陷的c50强度的混凝土梁板，两个传感器之间的间距为17.3m，对与测试梁板同等强度的混凝土试块进行波速标定，其混凝土波速为4.1km/s。采取传统的直接获取两个原始波形的首波初始位置进行检测的方式，检测结果为波速为4.031km/s，模量为28.17gp，因此，通过传统方法检测后可以认为，该混凝土梁板与标准波速接近，可以判断该梁板基本密实。但是，用本申请中的方法进行检测后得出，波速为3.879km/s，模量为26.09gp。这是消除了钢筋和健全部位混凝土对波形起点的影响后、经过了混凝土缺陷和损伤区域传播的真实弹性波波速，该波速相比混凝土健全部位波速明显降低，清楚的反应出该梁板存在缺陷。因此，显而易见的，本发明相较于传统技术，具有降低检测误差，提高对混凝土内部的缺陷、损伤的识别能力的效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。