基于Snell定律超声波CT的混凝土无损检测方法研究及其应用软件开发

发布时间：2017-09-09 09:49

  本文关键词：基于Snell定律超声波CT的混凝土无损检测方法研究及其应用软件开发

  更多相关文章： 混凝土 超声波层析成像 Snell定律 网格划分

【摘要】：混凝土是建筑工程中最主要的结构材料,在施工过程中,由于施工等诸多不确定因素会导致混凝土内部出现各种缺陷。混凝土结构遭到破坏就会影响到整个工程的安全,因此,对混凝土内部的缺陷进行无损检测变得越来越重要。超声波层析成像技术具有分辨率高、图像清晰、可靠性好的优点,而且能较准确地判断混凝土内部缺陷的大小及其位置,是一种重要的混凝土检测方法。本文将基于Snell定律的射线追踪方法引入到层析成像中,研究其对混凝土的检测效果以及影响成像的主要因素,并开发了相应的工程应用软件。本文的主要研究内容及结果如下:(1)建立了低速、高速、混合速度异常的混凝土矩形模型(0.4m?0.5m),分析并比较了基于Snell定律的层析成像的效果。通过建立前述三种模型,分析各个模型的直线追踪、一次射线追踪、二次射线追踪的路径情况、ART反演情况和速度均方相对误差情况。结果表明:直射线追踪的层析成像的效果不如一次和二次射线追踪,一次和二次射线追踪的路径可以基本看出缺陷的位置所在,而且二次射线追踪的路径没有发生较大的突变,平滑过渡,它的速度均方相对误差最小,反演图的轮廓较为清晰,与理论模型较为吻合,运用这种算法有效地提高了成像的精度。(2)分析了影响基于Snell定律的超声波成像的主要因素。以低速异常的混凝土模型为例,分析了网格剖分、射线追踪方式、测线分布密度、缺陷波速对CT成像的影响。结果表明:当采用左右单向检测方式时,在正演划分的水平和竖直网格数相等的情况下,最合适的反演的网格数应选择:290/正演网格数,合适的网格对提高CT成像的精度有很大的帮助;二次射线追踪成像的效果比直线和一次射线追踪要好;测线分布越密集,成像的效果越好;缺陷速度越接近背景模型速度,伪影干扰越小,误差越小,成像的效果越好。(3)开发了基于Snell定律的超声波层析成像软件,并应用在实际工程案例中。在LabVIEW平台开发层析成像软件,包括声时读取、显示射线路径、反演重建的设计,正演方法有直线、一次射线、二次射线追踪,射线路径以二维图显示,并能导出修正的声时数据,反演方法有BPT、ART、SIRT算法,成像图以速度分布图显示,并能保存每一网格单元的速度。采用本课题组研制的TH-504型基桩质量声波CT仪对混凝土灌注桩进行了数据采集,然后用开发的软件进行分析,结果表明:采用基于Snell定律的超声波层析成像方法检测混凝土灌注桩是可靠的。通过本文的研究,可以为超声波检测混凝土内部缺陷提供重要依据,对于实际的工程检测有一定的参考价值。
【关键词】：混凝土 超声波层析成像 Snell定律 网格划分
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.07
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 混凝土无损检测技术概述9-10
• 1.1.2 超声波CT成像技术检测混凝土的研究现状10-11
• 1.2 超声波层析成像的基本理论11-15
• 1.2.1 射线追踪正演方法综述11-13
• 1.2.2 层析成像反演方法概述13-15
• 1.3 超声波CT成像存在的主要问题15-16
• 1.4 本文研究依据与主要内容16-17
• 第2章 基于Snell定律的超声波层析成像的效果分析17-32
• 2.1 基于Snell定律的射线追踪的基本理论17-21
• 2.1.1 基于Snell定律的射线追踪的原理17-18
• 2.1.2 基于Snell定律的射线追踪的方法18-20
• 2.1.3 利用对分法求解中间折射点的位置20-21
• 2.2 基于Snell定律的射线追踪的效果分析21-22
• 2.3 算例模型层析成像的效果分析22-31
• 2.3.1 低速异常模型的层析成像效果分析23-26
• 2.3.2 高速异常模型的层析成像效果分析26-28
• 2.3.3 混合速度异常模型的层析成像效果分析28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 基于Snell定律的超声波层析成像的主要影响因素32-44
• 3.1 网格剖分对CT成像的影响32-36
• 3.1.1 不同网格划分对CT成像的影响32-33
• 3.1.2 最合适网格的划分33-36
• 3.2 射线追踪方式对CT成像的影响36-38
• 3.3 测线分布密度对CT成像的影响38-40
• 3.4 缺陷波速对CT成像的影响40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第4章 基于Snell定律的超声波CT成像软件的开发及工程应用44-60
• 4.1 LabVIEW开发平台简介44
• 4.2 超声波层析成像软件开发的主要思路44-46
• 4.3 基于Snell定律的超声波层析成像软件的设计46-53
• 4.3.1 设计软件的主界面46
• 4.3.2 读取声时的设计46-49
• 4.3.3 基于Snell定律的射线追踪程序的设计49-52
• 4.3.4 反演重建的设计52-53
• 4.4 工程案例测试分析53-58
• 4.4.1 声波CT仪介绍54-55
• 4.4.2 现场测试过程55-56
• 4.4.3 测试结果分析56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 总结与展望60-62
• 5.1 总结60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 个人简历、攻读硕士学位期间发表的学术论文67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 唐修生,王五平,方t，

本文编号：819749