超声波检测技术在混凝土上的应用研究

发布时间：2017-07-02 09:19

  本文关键词：超声波检测技术在混凝土上的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近年来道路桥梁坍塌事故的频繁发生,道路的安全检测就尤为重要了,现在的道路检测中,有破坏性检测技术和无损检测技术两种。无损检测技术以其独特的优势应用越来越广泛。其中超声波无损检测技术是最常用的一种,其利用超声波在被测对象和其缺陷的传播过程中的性能差异,对超声波产生的反射、透射波形以及发射、接收时间等分析处理,来检测出混凝土内部的缺陷、空洞、裂痕等。本文设计的超声波检测系统,可广泛应用于混凝土、复合断层、石料等内部的结构、缺陷等无损检测领域。包括超声收发阵列、50KHz超声波信号产生、信号处理等。该系统利用单向脉冲反射技术描绘被测对象的内部结构,从而探测被测对象的混入杂物、空洞、裂缝、层间分离以及材料中的其他缺陷,并可用于施工质量的评估。本文采用的主要技术路线如下:(1)学习超声波检测的脉冲反射法与脉冲透射法原理,设计出反射法超声波检测系统。设计出超声波单探头结构以及超声收发阵列,并计算出每个阵元之间的距离。(2)采用STM32F407产生超声波发射驱动波形,50KHz的超声波周期为20μs,控制器远远满足其工作频率。功率放大部分,使用IR2117脉冲放大芯片和IRFP460功率场效应管,弥补了一般运算放大器的电流驱动能力弱的不足。(3)每个阵元前端是耐磨陶瓷触点与被测物体接触。阵元后端都有一个独立的弹簧悬挂结构,若采用相控阵阵列可以使得整个阵列平面能够与粗糙不平的被测物体紧密接触,这样的结构设计提供了在粗糙的平面长时间使用的技术。(4)超声波信号的接收与处理。把接收的信号进行放大滤波等信号处理,为了消除环境噪声以及将数模转换输出的梯状信号进行平滑处理,设计中采用了带通滤波电路。把处理好的数据传送给STM32F407单片机处理。
【关键词】：混凝土 无损检测 超声波 反射法
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U415;U445.57
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 无损检测技术9-10
• 1.2 超声波无损检测技术研究现状10-12
• 1.3 本文研究内容及论文结构12-13
• 2 超声波检测技术原理及原理分析13-29
• 2.1 超声波检测技术的定义13
• 2.2 超声波检测技术的基本原理13-18
• 2.3 超声波检测技术分类18-21
• 2.3.1 按照检测原理分类18-20
• 2.3.2 按声束入射方向分类20-21
• 2.4 超声波扫描若干技术研究21-27
• 2.4.1 超声波扫描技术21-23
• 2.4.2 超声阵列技术23-24
• 2.4.3 收发耦合技术24-26
• 2.4.4 数据处理技术26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 混凝土超声波检测系统及检测方法29-45
• 3.1 系统的构成29-30
• 3.2 超声收发阵列的结构设计30-34
• 3.2.1 单阵元结构设计30-33
• 3.2.2 阵列设计的影响因素分析33
• 3.2.3 阵元的分布设计33-34
• 3.3 扫描驱动与接收电路设计34-43
• 3.3.1 脉冲波形生成34-36
• 3.3.2 驱动电路设计36-37
• 3.3.3 阵元发射延时及扫描方式37-39
• 3.3.4 信号处理电路设计39-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 部分电路的硬件与软件调试45-53
• 4.1 脉冲生成硬件与软件调试46-50
• 4.2 信号处理硬件调试50-51
• 4.3 反射法超声波测距硬件调试51-53
• 5 结论与展望53-55
• 5.1 结论53
• 5.2 展望53-55
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文55-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-61

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