基于聲發(fā)射技術(shù)的房屋建筑混凝土試件彎曲損傷

張澤瑞 李權(quán)接 邱超穎 施家豪 周炅

摘要：在當(dāng)前的時(shí)代背景下，房屋建筑混凝土試件的質(zhì)量顯得尤為重要。因此就需要從多個(gè)角度出發(fā)，利用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，來做好針對(duì)混凝土試件的彎曲損傷檢測(cè)，這樣才能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的一些問題，有利于提高整個(gè)房屋建筑的質(zhì)量。在此過程中應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，極大地提高了損傷定位的精確性，展現(xiàn)出了極強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;混凝土試件;彎曲損傷;聲發(fā)射技術(shù)

從目前關(guān)于聲發(fā)射技術(shù)的運(yùn)用狀況看來，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域中得到的一些實(shí)踐應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)是在上世紀(jì)七十年代傳入我國的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前該技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，使得檢測(cè)的精確性得到了有效的確保，很好的避免試件可能出現(xiàn)被破壞的情況。

一、關(guān)于聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的概述

在應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)的過程中，為了確保其效果，就應(yīng)當(dāng)深入研究聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的原理，這樣才有利于更加高效地對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。聲發(fā)射技術(shù)是采集物體破損產(chǎn)生的信號(hào)，那么也就意味著物體表面具有不同的物理形態(tài)也就會(huì)發(fā)射出不同的信號(hào)，通過對(duì)這些信號(hào)的差異化處理，就能夠得到預(yù)期的信息。如果被檢測(cè)物存在一些異常情況，就能夠通過一些高精度的傳感器檢測(cè)到這一差異情況。最終通過相應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行輸出，然后就可以開展下一階段的分析工作。

在應(yīng)用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)之后，能夠直接判斷出聲發(fā)射源的一些物理信息。其中就主要包含了具體位置、嚴(yán)重程度、發(fā)生時(shí)間等。在一些特定的情況下，還不能夠?qū)λa(chǎn)生的異?，F(xiàn)象進(jìn)行十分細(xì)致的分析，可以采用一些其他的無損檢測(cè)方法進(jìn)行復(fù)檢操作，能夠得到更加細(xì)致的結(jié)論。

在進(jìn)行檢測(cè)的過程中，可以通過建立穩(wěn)態(tài)源型或者是動(dòng)態(tài)語言模型的方法，來對(duì)一些動(dòng)力學(xué)因素進(jìn)行變化分析。但是必須明確的是，聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生率是處于一個(gè)恒定變化的狀態(tài)，并不是持續(xù)平衡的。聲發(fā)射波可以分為縱波、橫波、表面波、板波等。在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，往往會(huì)因?yàn)槎喾N原因的限制，導(dǎo)致其強(qiáng)度出現(xiàn)下降的狀態(tài)，在物理學(xué)的領(lǐng)域，可以稱這種情況為衰減。并且由于傳播介質(zhì)存在不均勻的性質(zhì)，在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)聲波分散的情況，也會(huì)導(dǎo)致一些熱能的產(chǎn)生。在最終得到檢測(cè)結(jié)果之后，還需要應(yīng)用一些現(xiàn)代信號(hào)處理方法來進(jìn)行深入分析和研究，最終得到更加優(yōu)質(zhì)可靠的結(jié)論。

二、在針對(duì)混凝土試件彎曲損傷檢測(cè)中應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)的方法

2.1 做好前期準(zhǔn)備工作

在使用聲發(fā)射技術(shù)來進(jìn)行檢測(cè)的過程中，首先需要的工作就是需要結(jié)合實(shí)際檢測(cè)的需求，確定出可以使用的模擬源。針對(duì)房屋建筑中所消耗的材料看來，主要使用混凝土材料比較多。在這項(xiàng)工作過程中，必須要能夠得到明確的方案，才能夠選擇出更加合理的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)材料，確保針對(duì)混凝土試件彎曲損傷檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。

然后是涉及到傳感器的安裝。必須要選擇出精確性比較高的傳感器，這樣才能夠采集到更加真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息。一般來說，需要將傳感器安裝在試件的表面，并且使用磁吸座來進(jìn)行加固操作。為了避免一些不利因素帶來的影響，在使用這些傳感器之前就需要做好擦拭工作，一般使用醫(yī)用酒精進(jìn)行擦拭即可。在進(jìn)行耦合安裝的過程中，需要盡量保持在一個(gè)比較薄的狀態(tài)，這樣將會(huì)使聲發(fā)射信號(hào)的檢測(cè)效果更好。

2.2 確定出混凝土構(gòu)件聲發(fā)射檢測(cè)參數(shù)

首先第一項(xiàng)工作就是應(yīng)當(dāng)要能夠針對(duì)時(shí)間參數(shù)來進(jìn)行確定，主要體現(xiàn)在初始假定時(shí)間參數(shù)，這一參數(shù)可以直接通過一些基本的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行檢測(cè)得到，有工作經(jīng)驗(yàn)的人員也能夠直接根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的實(shí)際狀況來選擇出比較合適的初始假定時(shí)間參數(shù)。接下來是關(guān)于聲發(fā)射波數(shù)的測(cè)定，需要結(jié)合斷鉛試驗(yàn)來進(jìn)行確定，主要是測(cè)量在信號(hào)發(fā)出之后，兩個(gè)傳感器所接收到的時(shí)間會(huì)存在一定的差異，測(cè)試相關(guān)的距離差，然后就可以通過這些參數(shù)來計(jì)算出傳播速度。

2.3 確定聲發(fā)射檢測(cè)門檻

在此過程中，首先比較重要的一項(xiàng)工作就是確定出比較合適的門檻值。一般是將該門檻值設(shè)置為一個(gè)比較小的數(shù)字，然后再根據(jù)分析聲發(fā)射信號(hào)的實(shí)際狀況來進(jìn)行研究，如果不存在撞擊事件就可以繼續(xù)增加該門檻值。一般來說，將門檻值最初設(shè)置為20dB比較好。如果在加載的過程中存在一些不確定的噪音，就不能再使用這個(gè)初始化門檻值，而是直接設(shè)置為40dB比較合理。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

在經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)檢測(cè)之后，可以看出，采集到的聲發(fā)射數(shù)據(jù)是比較多的，通過傳統(tǒng)人工來進(jìn)行處理的方式顯得成效有限，并且無法確保精確性。一般來說，可以應(yīng)用一些專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的處理。在進(jìn)行處理時(shí)，直接將一些不正常的數(shù)據(jù)濾除，然后對(duì)接下來的有用數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。要綜合考慮到Kaiser效應(yīng)能夠帶來的影響，這一效應(yīng)也很容易觀測(cè)出來。但是在一些特定的條件下也會(huì)消失，不復(fù)存在。在這些數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)中，能夠精確地記錄下應(yīng)變儀所采集到的數(shù)據(jù)信息，其中就包含了各項(xiàng)荷載變化以及時(shí)間變化，能夠一一對(duì)應(yīng)起來，繪制成相應(yīng)的圖像，使得結(jié)果更加直觀。應(yīng)用AEwin文件來對(duì)各個(gè)時(shí)間段的一些撞擊、計(jì)數(shù)等情況進(jìn)行深入分析。但是在處理的過程中，必須要明確的是，混凝土試件材料本身就是存在一些缺陷的，并不是完全平整的狀態(tài)，主要是以一些微裂痕這些原始缺陷為主，即使是在檢測(cè)過程中，也基本不會(huì)發(fā)生較大的能量釋放。在加載的過程中，對(duì)能量的傳遞進(jìn)行研究時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部能量實(shí)際上是處于一個(gè)均衡的狀態(tài)。往往出現(xiàn)的一些突發(fā)點(diǎn)就代表了裂痕開始向下一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變。在對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行定位分析的過程中，一般都需要使用到三維定位技術(shù)，可以通過斷鉛試驗(yàn)來得到傳播速度之間的差異就能夠最終得到定位圖。

三、結(jié)語

為了提高房屋建筑的整體質(zhì)量，就需要應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的聲發(fā)射技術(shù)來對(duì)混凝土試件彎曲損傷進(jìn)行研究，得到更加真實(shí)客觀的實(shí)驗(yàn)測(cè)試效果。要能夠保持整體的眼光，對(duì)混凝土材料自身結(jié)構(gòu)具有的一些復(fù)雜性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮，確定出更加精確的試驗(yàn)測(cè)試方法。聲發(fā)射技術(shù)具有較高的靈敏性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的目的。在測(cè)試的過程中，要對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，使得整體的結(jié)果更加可靠。

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作者簡介：張澤瑞（1998.07-），男，民族：土家族，湖南省張家界市人，當(dāng)前職務(wù)：學(xué)生，學(xué)歷：本科，研究方向：自動(dòng)控制。