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原文传递一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统及方法

专利名称：	一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统及方法
摘要：	本发明涉及一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，包括脉冲信号发生接收器、机械平台、控制系统；所述机械平台上具有用于沿外墙滚动的轱辘，机械平台上固定设置空气耦合激发换能器和空气耦合接收换能器，所述空气耦合激发换能器和空气耦合接收换能器可相对于机械平台转动，调整各自指向，从而改变两者与被检对象之间的夹角θ；所述控制系统分别与脉冲信号发生接收器、空气耦合激发换能器、空气耦合接收换能器电连接。本发明巧妙设计了手持式的机械平台，检测缺陷深度范围更广，能够检测饰面层到基体之间任何位置处的缺陷，检测灵敏度高，缺陷识别率高。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海市建筑科学研究院有限公司
发明人：	张东波;王卓琳;蒋利学;陈溪;张永群
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T01:00:00+0805
申请号：	CN201911365274.X
公开号：	CN111089899A
代理机构：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：	王一琦;季申清
分类号：	G01N29/04;G01N29/06;G01N29/07;G01N29/36;G01N29/44;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/04;G01N29/06;G01N29/07;G01N29/36;G01N29/44
申请人地址：	200032 上海市徐汇区宛平南路75号1楼
主权项：	1.一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：包括脉冲信号发生接收器(1)、机械平台(6)、控制系统；所述机械平台(6)上具有用于沿外墙滚动的轱辘(10)，机械平台(6)上固定设置空气耦合激发换能器(2)和空气耦合接收换能器(5)，所述空气耦合激发换能器(2)和空气耦合接收换能器(5)可相对于机械平台(6)转动，调整各自指向，从而改变两者与被检对象之间的夹角θ；所述控制系统分别与脉冲信号发生接收器(1)、空气耦合激发换能器(2)、空气耦合接收换能器(5)电连接。 2.如权利要求1所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：还包括信号放大器(7)、数据采集与处理系统(8)，所述控制系统采用便携式计算机(9)，所述空气耦合接收换能器(5)、信号放大器(7)、数据采集与处理系统(8)、便携式计算机(9)、脉冲信号发生接收器(1)依次电连接。 3.如权利要求1所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：所述脉冲信号发生接收器(1)、空气耦合激发换能器(2)、信号放大器(7)、空气耦合接收换能器(5)、信号采集与处理系统(8)通过数据线与便携式计算机(9)连接。 4.如权利要求1所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：空气耦合激发换能器(2)和空气耦合接收换能器(5)的材料是一种具有低声阻抗率和强压电活性的新型力电转换材料。 5.如权利要求1所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：数据采集与处理系统(8)具有实时显示、存储原始波形和信号后处理结果的功能。 6.如权利要求1所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：所述机械平台(6)包括横向支架(12)，横向支架(12)上设有一对可期平移的双轴位移平台(14)，所述双轴位移平台(14)上设有一旋转平台(13)，空气耦合激发换能器(2)和空气耦合接收换能器(5)与各自旋转平台(13)固定连接，并可随旋转平台(13)转动，调整两者指向和两者与被检对象之间的夹角θ。 7.如权利要求6所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于：横向支架(12)上固定设有把手(16)，用于手持式操作。 8.一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测方法，其特征在于：采用权利要求1-7中任意一项所述既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，其特征在于： S1：在既有建筑外墙外保温系统布置检测区域，清理检测区域表面，设定检测路径和区域，发射换能器对应的位置设置为坐标零点建立x-y坐标系； S2：根据外墙外保温系统类型，确定各层介质厚度、密度和材料常数，通过固体力学理论和传输矩阵法计算Lamb波各模态在外保温系统中的频散曲线和波结构，选择对应频率的导波模态用于外保温系统质量检测，根据导波传播速度和Snell定律计算其入射角θ； S3：选择空气耦合换能器的频率和脉冲信号发射接收器的发射电压，调整空气耦合超声激发和接收换能器与被检对象之间的角度均为θ，连接系统； S4：开启脉冲信号发射接收器，通过空气耦合激发换能器在外保温系统中激发超声波，通过空气耦合接收换能器接收信号，保存至数据采集与处理系统进行显示； S5：在检测区域中沿x方向移动机械平台，同时利用数据采集与处理系统采集时域信号，基于小波变换实时显示信号时间-频率图和时间-空间分布； S6：在时间-空间分布图中观察检测区域是否存在缺陷，如若存在缺陷，在缺陷附近设定矩形检测区域，分别沿x、y方向移动机械平台进行C扫描，通过数据采集与处理系统存储不同位置处的时域信号； S7：采用动态滤波对采集信号进行后处理，利用Hilbert变换提取不同位置处Lamb波信号的能量值，在控制系统上进行成像，定量表征缺陷在x和y方向的位置和尺寸。 9.如权利要求8所述的既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测方法，其特征在于：步骤S2中：Rayleigh波可对饰面层与保温层之间的缺陷进行检测，A0模态Lamb波对整个外保温系统是缺陷进行检测。步骤S3中：Lamb波的频率和发射电压根据外墙外保温系统的类型和材料种类确定，空气耦合换能器的中心频率包括20kHz、50kHz、75kHz和100kHz，对应的直径分别为55.0mm、38.1mm、30.0mm和25.4mm，脉冲信号发生接收器的最大发射电压为380V；步骤S6中：当沿x方向的外保温系统扫描路径上存在空鼓、开裂、脱落等缺陷时，Lamb波的激发、传播和接收将发生改变，信号的能量值变小；通过在软件中设置信号能量阈值为正常信号能量值的90％，当信号能量值小于阈值时，说明该检测区域存在缺陷，检测装置将自动报警；步骤S7中：首先采用滤波技术消除环境噪声和杂波影响，然后提取Lamb波能量值，建立扫描区域中不同位置(x,y)处的Lamb波能量矩阵，通过融合处理进行二维成像。
所属类别：	发明专利