用于高速公路护栏立柱埋深检测的电磁超声换能器设计

发布时间：2020-05-16 20:28

【摘要】：高速公路护栏在发生事故时可阻止车辆冲出道路或者驶入对面车道,从而将事故损失降到最小,被称为“保障驾驶员生命安全的最后一根安全带”。然而,在施工过程中护栏立柱的偷工减料现象常有发生,埋置深度经常达不到施工要求,造成极大的安全隐患。因此,十分有必要对护栏立柱的埋置深度进行检测。传统方法采用拔桩法检测,该方法费时费力而且会对路基产生损伤。弹性波法检测护栏立柱埋深,存在检测信号噪音大、衰减严重、多模态等不足。针对以上方法存在的缺陷,本文改进了一种使用电磁超声换能器在护栏立柱中激发超声导波用于检测立柱埋深的方法。首先,介绍了超声导波的基本概念,推导出自由空心圆柱体中超声导波传播的特征方程,并绘制了频散曲线。分析了L模态导波、T模态导波和F模态导波的多模态、频散和管壁位移分布等特性。接着,分析了电磁超声换能器的工作原理,重点研究了洛伦兹力与磁致伸缩力的工作机理。经过对比研究,决定设计一款基于洛伦兹力机理的电磁超声换能器。然后,提出激发扭转导波的电磁超声换能器结构,选取跑道型线圈作为激励线圈,采用汉宁窗调制的余弦信号作为激励信号。并且采用仿真软件COMSOL对换能器的换能过程和超声导波在立柱中的传播过程进行仿真。最后,指出了使用电磁超声换能器检测立柱埋深的基本原理和步骤,在不同埋置深度下进行了检测,实验结果符合国家标准对立柱埋深检测的要求。
【图文】：

图 1. 1 高速公路波形护栏注：1-护栏立柱 2-防阻块 3-波形梁板时，首先与波形梁板接触，然后防阻块发生变形量传递到土壤中，护栏立柱的坚固程度将直接影程中，由于立柱很大一部分埋置在土壤中，肉眼004 年 12 月，《焦点访谈》节目报道了山西祁县到足的问题。报道指出护栏立柱总长应该为 1.97 米

波形护栏的横断面布置如图 1.2 所示。图 1.2 防护等级为二时的护栏横断面布置示意图1.2.2 护栏立柱施工标准根据《公路交通安全设施施工技术规范》[4]，护栏的安装一般应在路面施工完成后进行。对于护栏立柱，有以下明确要求：一、立柱安装应与设计图相符，，并与道路线形相协调。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U417.12;TB552

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本文编号：2667272