混凝土单面测厚仪

混凝土单面测厚仪混凝土单面测厚仪 混凝土单面测厚仪是指应用应力波 俗称冲击回波 技术在单一面上进行厚 度测试的一类无损检测仪器 混凝土单面测厚仪区别与常规超声波厚度检测仪 的主要表现为单面测试 不需要耦合剂 但是混凝土单面测厚仪需要配置稳定 的信号激发源 混凝土单面测厚仪主要应用于公路路面 隧道衬砌 挡土墙等 混凝土结构厚度检测 1 应用范围应用范围 混凝土单面测厚仪区别于楼板测厚仪主要在于其检测方式 其应用了冲击 回波单面检测技术 混凝土单面测厚仪 顾名思义即可实现单面检测 即在混 凝土结构单一面上就能完成厚度检测 与通常所使用的楼板测厚仪 超声波测 厚仪有实质性差异 正是由于单面检测这一特点 混凝土单面测厚仪被广泛应 用于公路路面 梁板 隧道衬砌 车间地坪 挡土墙 防洪堤坝混凝土以及机 场跑度等 隐蔽性 工程厚度检测 以及桥梁 高层建筑主题等高空结构的混凝 土厚度检测 下图为混凝土厚度检测现场示例图 2 冲击回波测厚原理冲击回波测厚原理 冲击回波法是一种基于应力波传播特性的无损检测法 其原理是利用机械 方式冲击混凝土表面产生应力波 该应力波会在结构中传播 因为波阻抗的差 异 应力波会被内部缺陷和外部表面反射 来回反射的应力波会形成一种特殊 模态 在激发点附近由接收换能器接收回波信号并将信号通过快速傅里叶变换 转换至频域中 通过分析主频大小评定结构厚度和内部缺陷情况 下图 1 为冲 击回波法测试混凝土厚度原理示意图 与传统超声波检测技术比较 冲击回波 检测技术优势主要体现在单面检测单面检测 检测厚度大检测厚度大 不需要耦合剂不需要耦合剂 此外 冲击 回波检测结果受混凝土结构材料组分和内部结构状况差异的影响小 孔孔洞洞 接接收收换换能能器器 接接收收换换 能能器器 信信号号采采集集 频频谱谱分分析析 与与计计算算 信信号号采采集集 频频谱谱分分析析 与与计计算算 冲冲击击锤锤 A t A f A t A f 混混凝凝土土 f1 f1 f2 h1 h2 图 1 冲击回波测试技术原理 机械波在介质中传播并在某个界面反射 界面与机械波传播起点厚度为 h 则波速 Vp与频率 f 满足如下关系式 1 f V h p 2 其中上式 1 中 为形状系数 不同形状物体具有不同形状系数 系数参考 标准见附录表 1 仪器中已默认为测试板状构建 系数为 0 96 若测试其他形 状构建可依据附录中表 1 换算 利用测厚仪可以将上述机械波进行实时记录 并同时对其进行傅里叶频谱 变换 谱图中的主频为冲击表面 缺陷界面及其它界面之间的多次反射产生瞬 态共振所致 通过对主频的提取和波速测试即可以根据上式 1 确定混凝土结构 的厚度或缺陷位置 因此 应用冲击回波法测试混凝土厚度 仅需要两个重要 的参量 即主频和波速 频谱图主频是反映信号本质特征的重要参数 对特定 的型号对应特定的主频 仪器通过记录波形即可以自动进行频谱变换并自动识 别主频 波速测试是进行厚度测试第一步 通常有两种方法 1 时差测试波速 时差法测试波速是一种常见的波速测试手段 但要求仪器分辨率高 并且 需要双通道采集 基本原理如图 2 所示 将 2 个传感器距离固定 在 2 个传感 器位置点形成的直线上确定一个信号激发点 并记录距离差 测试仪器自动记 录读取两个传感器采集信号的首波时间 并读取时间差 距离差与时间差的比 值即为波速 图 2 时差法测试波速原理 a 传感器与信号激发位置 b 时差分辨 2 厚度测试波速 标准厚度测试波也是常见波速测试方法之一 其方法是用一块已知厚度的 混凝土标准块 钻孔取芯或施工过程中留样 进行冲击回波测试并用仪器记录信 号获取信号主频 根据公式 1 计算出波速 该方法仅需一个信号采集通道 但 往往会增加钻孔取芯工序 图 3 已知厚度测试波速 a 已知厚度混凝土块 b 频谱图 3 影响测试精度的因素影响测试精度的因素 影响冲击回波法测厚的测试误差因素有多个方面 总结有三个主要因素 1 信号激发源 冲击回波法要求机械冲击产生应力波 从而迫使被测试构件共振 其共振 信号由传感器接收 很显然 不同厚度混凝土的共振所需的激发能量有不同 公司研发团队通过模拟敲击过程发现 激发能量的大小由敲击球跟测试面接触 时间控制 而接触时间可由冲击球的直径 发射脉宽来控制 下图为模拟直径 20mm 钢球敲击体积为 60 30 100 cm 的混凝土时应力波传播情况 依据上述研究 混凝土单面测厚仪的信号激发源要求激发可控 并且可以 实现连续性调节才能满足测试要求 目前常见混凝土单面测厚仪信号激发源采 用手动的手锤敲击 也正是导致其测试误差极大的关键原因 公司研发团队通 过大量理论计算 模拟以及现场实验 开发了一类以电磁高效转换可控的自动 信号激发器 并将信号激发器与传感器集成化 构成一个独立的可实现扫描式 检测的检测小车 下图为扫描检测小车 2 测试面粗糙度 冲击回波法测试采集信号实际为共振振动信号 因此信号接收传感器许采 用加速度传感 与常见超声传感器耦合不同 加速度传感器不需要耦合剂 这 也是冲击回波法应用于厚度测试的一个优势 但是 加速度传感器要求与接触 面接触良好 并且要求刚性接触 因此通常要就测试面平整 通常情况下 普 通的混凝土路面即能满足粗糙度要求 测试面粗糙度越小 测试精度越高 3 仪器智能识别 仪器智能识别设计测试主机信号处理功能 其最终目的是要求准确识别共 振信号主频并自动计算厚度 自动识别能力越高 测试精度越高 仪器操作性 更强 下图为混凝土单面测厚仪测试界面 该仪器采用了快速傅里叶变换以及 主频识别算法 可以快速 自动 准确的实现厚度测量 4 一般性能特点与参数一般性能特点与参数 1 性能特点 独立发射通道 输出稳定信号 保障波速测试 配置双通道信号采集 时差法测试波速 无需钻孔取芯测试 单面检测 无需耦合剂 检测方便 快捷 配置扫描检测小车 测试效率高 单人即可操作 7 寸高亮真彩液晶触屏 实时显示波形和频谱图 直接读取厚度值 2 性能参数 操作系统操作系统 嵌入式系统 简洁流畅 控制系统控制系统 MCU 操作模式操作模式 按键与触摸独立式操作 显示模式显示模式 7 TFT 高亮度真彩液晶 通信方式通信方式 USB 高速传输 通信速度通信速度 1MB s 通道数量通道数量 1 发射 2 接收 检测方式检测方式 扫描式检测 单人操作 供电模式供电模式 内置 8 0Ah 可充锂电 测试厚度测试厚度 10 120cm 测试精度测试精度 幅度精度优于 0 1 频率精度优于 0 1 测试方式测试方式 手动 自动 信号触发 输入信号类型输入信号类型 机械振动 传感器类型传感器类型 高灵敏度加速度传感器 缓存缓存 256K 存储介质存储介质 4GB 高速存储卡 声时精度声时精度 0 5 s 采样频率采样频率 25Hz 1 25MHz 共 8 档可调 放大增