[发明专利]一种超声波混凝土裂缝深度检测装置及其工作方法

权利要求书

1.一种超声波混凝土裂缝深度检测装置的工作方法，其特征在于，所述超声波混凝土裂缝深度检测装置包括混凝土裂缝检测装置、配套连接设备、配套数据传输设备；所述混凝土裂缝检测器包括裂缝检测装置本体、半埋入装置内部的换能器，所述换能器包括发射端、接收端，所述裂缝检测装置本体表面有控制面板、显示屏，内部有数据采集系统、打印机、打印机出纸孔、电池插孔、接线口；所述配套连接设备包括位于连接杆前端的检测装置固定卡槽、位于配套连接杆顶部的外置广角摄像头底座、卡槽，连接杆伸出部分和连接杆本体通过伸缩螺旋连接，连接杆背侧有线夹、底部有扶手；所述配套数据传输设备包括数据连接线、显示器、数据处理设备，具体包含如下步骤：

步骤一，首先判断是垂直裂缝还是倾斜裂缝，将所述换能器接收端内边缘跨缝置于裂缝右侧边缘，装置垂直于裂缝放置，测得声时t₁，再将所述换能器发射端内边缘跨缝置于裂缝左侧边缘，装置垂直于裂缝放置，测得声时t₂；若t₁＝t₂，判断为垂直裂缝；若t₁≠t₂，判断为倾斜裂缝,

其中,t₁—判断裂缝走向时第一次检测超声波传播时间，t₂—判断裂缝走向时第二次检测超声波传播时间；

步骤二，所述混凝土裂缝检测装置得到t₁＝t₂，裂缝为垂直，采用正方形联测法，裂缝检测过程 如下，对于正方形上下两边，先将检测装置放在正方形的上边，再将检测装置放在正方形下边，两次检测位置互相平行且垂直于裂缝放置，具体位置为裂缝平分检测装置，且两次分别检测时换能器发射端和接收端在裂缝两侧对称放置，分别测得声时t₃、t₄，再将检测装置分别置于正方形的另两边，顺序不做要求，测得声时t₅、t₆，并已知检测装置长度为L，计算超声波在混凝土内的波速；求平均值以使结果更加精确，波速为计算混凝土裂缝深度；

对所述裂缝分成若干段，每段采用同样上述方法测得h_i，结果通过数据传输装置输送给打印机，通过绘制不同位置裂缝深度得到最终裂缝形态图，

其中，t₃—垂直裂缝第一次检测超声波传播时间，t₄—垂直裂缝第二次检测超声波传播时间，t₅—垂直裂缝第三次检测超声波传播时间，t₆—垂直裂缝第四次检测超声波传播时间，L—换能器发射端内边缘与接收端内边缘距离，V₁—不跨缝检测超声波在裂缝一侧传播速度，V₂—不跨缝检测超声波在裂缝另一侧传播速度，V—不跨缝检测超声波传播平均速度，h₁—位于正方形检测区域上边的裂缝深度，h₂—位于正方形检测区域下边的裂缝深度；

步骤三，所述混凝土裂缝检测装置得到t₁≠t₂，裂缝为倾斜，若t₁＜t₂；判断为向左倾斜裂缝；若t₁＞t₂，判断为向右倾斜裂缝，通过以下计算得到裂缝深度h_i及裂缝倾斜角度θ：

L₁＝V·t₁ L₂＝V·t₂

其中，L₁—判断裂缝走向时第一次检测超声波传播距离，L₂—判断裂缝走向时第二次检测超声波传播距离，

S₁+S₃＝L₂

S₂²＝L²+S₃²-2L·S₃·cosθ

S₁²＝L²+S₃²-2L·S₃·cos(180-θ)

其中，S₁—判断裂缝走向第二次检测时裂缝端点至换能器接收端距离，S₂—判断裂缝走向第一次检测时裂缝端点至换能器发射端距离，S₃—判断裂缝走向第一次检测时裂缝端点至换能器接收端距离及第二次检测时裂缝端点至换能器发射端距离，h_i—各段裂缝时某一段裂缝深度，θ—裂缝倾斜角度；

再根据h_i＝S₃·sinθ求得斜裂缝深度h_i，每段采用同样上述方法测得h_i，结果通过数据传输装置输送给打印机，通过绘制不同位置裂缝深度得到最终裂缝形态图。