一種橋梁纜索錨固區(qū)鋼絲損傷的超聲檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁檢測領(lǐng)域，尤其是涉及一種橋梁纜索錨固區(qū)鋼絲損傷的超聲檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纜索是斜拉橋、懸索橋等大跨度橋梁的重要組成部分，由于其承受著巨大的載荷、使用年限的增加以及工作環(huán)境惡劣等，其承載的鋼絲會不可避免的產(chǎn)生疲勞裂紋，加上環(huán)境的腐蝕極可能發(fā)展到斷絲，最后導(dǎo)致整個纜索的承載失效致橋梁垮塌，所以定期對其進行檢測來發(fā)現(xiàn)斷絲避免災(zāi)難的發(fā)生十分必要。
[0003]目前在對鋼索的檢測方面主要有幾種技術(shù):漏磁技術(shù)，聲發(fā)射技術(shù)，超聲導(dǎo)波技術(shù)。在拉索斷絲以及缺陷檢測方面，漏磁檢測技術(shù)取得了一定的成果，特別是在歐洲，但該方法很難在錨固區(qū)內(nèi)進行檢測。聲發(fā)射技術(shù)是一種被動的監(jiān)測手段，主要用于對索力和斷絲的監(jiān)測，對于索體腐蝕以及斷絲缺陷的檢測很困難。
[0004]針對于在錨固區(qū)進行檢測，專利號為CN101393173A的中國專利公開了一種斜拉索錨固區(qū)磁致伸縮導(dǎo)波檢測系統(tǒng)，該發(fā)明提出基于磁致伸縮的無損檢測方式，其通過對磁性材料施加瞬間的激勵磁場，進而在構(gòu)件內(nèi)激發(fā)導(dǎo)波，再通過逆磁致伸縮效應(yīng)獲得反射波信號，根據(jù)反射波信號分析被測構(gòu)件的損傷狀況，但目前來說并不成熟，且激發(fā)信號比較弱，對索體中心鋼絲檢測比較困難。而基于壓電式激發(fā)的超聲導(dǎo)波技術(shù)對纜索的應(yīng)力、腐蝕、缺陷、斷絲的檢測具有一定的優(yōu)勢，特別是在錨固區(qū)。然而，由于雨水等因素的長期影響，纜索錨固區(qū)遠比其他部位更為容易腐蝕損傷而導(dǎo)致斷絲，因此，利用超聲導(dǎo)波技術(shù)對錨固區(qū)拉索鋼絲進行缺陷檢測勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、缺陷定位準(zhǔn)確、攜帶方便的橋梁纜索錨固區(qū)鋼絲損傷的超聲檢測系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]一種橋梁纜索錨固區(qū)鋼絲損傷的超聲檢測系統(tǒng)，用于檢測橋梁纜索錨固區(qū)內(nèi)部的鋼絲的損傷情況，該系統(tǒng)包括依次連接的超聲探頭、超聲脈沖發(fā)射接收器和便攜式計算機，所述的單晶超聲探頭設(shè)置在被檢的鋼絲端面上。
[0008]所述的超聲探頭為單晶超聲探頭，包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)部的壓電晶片、磁環(huán)和信號線，所述的信號線一端與壓電晶片連接，另一端穿過磁環(huán)與超聲脈沖發(fā)射接收器連接，所述的壓電晶片與被檢的鋼絲端面接觸。
[0009]所述的超聲探頭的工作模式為自發(fā)自收模式。
[0010]所述的外殼為不銹鋼外殼。
[0011]所述的便攜式計算機內(nèi)設(shè)有基于MATLAB的系統(tǒng)檢測軟件，該軟件用于多通道數(shù)據(jù)采集、濾波、時域與頻域分析及深度補償。
[0012]所述的壓電晶片與被檢的鋼絲端面之間涂有凡士林耦合劑。
[0013]一種橋梁纜索錨固區(qū)鋼絲損傷的超聲檢測方法，包括以下步驟:
[0014]I)連接系統(tǒng):通過數(shù)據(jù)線將檢測裝置各部分連接完整；
[0015]2)校準(zhǔn)掃描速度:調(diào)整好探頭頻率和發(fā)射電壓后，在設(shè)有人工缺陷的對比鋼絲端面上涂抹耦合劑，將超聲探頭對準(zhǔn)對比鋼絲端面，施加壓力使得探頭與對比鋼絲端面進行耦合，獲取人工缺陷回波和鋼絲底面回波，在便攜式計算機上調(diào)節(jié)聲速、掃描范圍和延時，使人工缺陷回波前沿聲程為實際距離；
[0016]3)調(diào)節(jié)檢測靈敏度:調(diào)節(jié)發(fā)射電壓和增益補償，使得對比鋼絲上人工缺陷回波幅度為一定值；
[0017]4)檢測被檢鋼絲:在錨固區(qū)被檢鋼絲端面上涂抹凡士林耦合劑，將超聲探頭對準(zhǔn)被檢鋼絲端面，施加壓力使得探頭與被檢鋼絲端面進行耦合，觀察顯示回波，并且移動探頭進行檢測，通過便攜式計算機對回波信號進行分析和處理，并顯示檢測結(jié)果。
[0018]所述的超聲探頭產(chǎn)生超聲波的中心頻率為5MHz。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]一、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便:相比于磁致伸縮的無損檢測方式，本發(fā)明僅僅采用單探頭就可以完成超聲波激發(fā)和接收，操作簡單，避免出錯。
[0021]二、激發(fā)信號強，本發(fā)明的超聲探頭采用壓電晶片作為激發(fā)源，相較于傳統(tǒng)的磁致伸縮的無損檢測方式產(chǎn)生的激發(fā)信號強，而且可以對鋼絲中心的損傷進行檢測。
[0022]三、缺陷定位準(zhǔn)確:本發(fā)明的檢測方法通過事先測得對比鋼絲上的電磁波傳送速度和波形，進行數(shù)據(jù)調(diào)整，隨后進行缺陷檢測，檢測結(jié)果可靠。
[0023]四、攜帶方便:檢測系統(tǒng)各組成部分，均可便攜，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的快速檢測。整個系統(tǒng)也可整合為便攜式一體機。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明超聲探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明的方法流程圖。
[0027]圖4為13號鋼絲的人為缺陷結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為13號鋼絲的人為缺陷A-A向結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0029]圖6為對比鋼絲的檢測波形圖。
[0030]圖7為13號鋼絲的檢測波形圖。
[0031]其中，1、鋼絲，2、超聲探頭，3、超聲脈沖發(fā)射接收器，4、便攜式計算機，21、壓電晶片，22、外殼，23、磁環(huán)，24、信號線。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0033]實施例:
[0034]如圖1所示，一種橋梁纜索錨固區(qū)鋼絲損傷的超聲檢測系統(tǒng)，用于檢測橋梁纜索錨固區(qū)內(nèi)部的鋼絲的損傷情況，該系統(tǒng)包括依次連接的超聲探頭2、超聲脈沖發(fā)射接收器3和便攜式計算機4，超聲探頭2設(shè)置在被檢的鋼絲I端面上。
[0035]如圖2所示，超聲探頭I為單晶超聲探頭，包括外殼22和設(shè)置在外殼22內(nèi)部的壓電晶片21、磁環(huán)23和信號線24，信號線24 —端與壓電晶片21連接，另一端穿過磁環(huán)23與超聲脈沖發(fā)射接收器3連接，壓電晶片21與被檢的鋼絲I端面接觸，磁環(huán)23可將探頭吸附在被檢鋼絲斷面上