[发明专利]一种基于被动源随机激励的道面内部损伤检测方法

说明书

本发明公开了一种基于被动源随机激励的道面内部损伤检测方法，包括以下步骤：首先，在道面表面布置加速度传感器，组成检测台阵；然后，以环境微动作为激励源，传感器采集道面的振动信号，将其传递给计算机；其次，计算机对收集到的各个传感器的振动数据进行预处理；再次，运用空间自相关法，求得表面波的相速度，提取表面波频散曲线；最后，根据表面波深度‑相速度曲线，判断道面内部是否有损伤。本发明用被动源面波检测理论对道面的损伤位置和程度进行诊断，科学地对道面的服役状况、破损状况和道面的承载能力进行评估，为解决道面内部无损检测提供了新的方法。

技术领域

本发明涉及道面检测领域，尤其涉及一种基于被动源随机激励的道面内部损伤检测方法。

背景技术

随着航空运输业和公路运输业的快速发展，由道面损伤而引发航空与公路安全事故时常发生，道面损伤检测成为一个重要的研究课题。目前主要的道面检测方法有弯沉检测、钻芯取样、探地雷达等：

弯沉检测是道面结构性评价的一种常见方法，把传感器分布在距载荷中心2.5-5m的范围内，在计算机控制下，把一定质量的重锤从一定高度自由落下，冲击力对道面施加脉冲荷载，导致道面瞬间变形，然后由分布不同距离的传感器检测到结构层面的表面变形，再将信号传输给计算机，由数据反算和评价道面的承载能力。

探地雷达是通过发射天线向道面发射脉冲信号，此脉冲信号在地下传播过程中遇到不同的电性介质界面时会产生反射和折射，接收天线接收反射信号后将其转化为数字信息传送到雷达主机进行处理，通过分析由入射到反射的时间间隔和波在介质中的传播速度，便能计算出不同结构层的厚度。探地雷达法和弯沉检测法都具有高效、直观等优点，但缺点也很明显：使用和维护费用高，只能在周期性检测时发现道面损伤，缺少及时性。

钻芯取样是通过自动钻芯取样车在道面打钻取芯样，把芯样带回实验室进行沥青混凝土的性能试验，在实验的过程中就能观察到钻孔内道面结构层的情况。钻芯取样具有科学、直观等特点，但是取样过程和实验过程耗时比较长，而且费用比较高，以点带面容易导致检测损伤不完全。

通过以上国内外的道面检测方法可以看出，道面检测是一项耗时、费用高的过程，而且缺少时效性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于被动源随机激励的道面内部损伤检测方法，为道面无损实时检测提供了一种新的解决方案。

技术方案：一种基于被动源随机激励的道面内部损伤检测方法，包括以下步骤：

步骤1)，采用嵌套正三角形布阵形式，在道面表面设置若干MEMS3轴加速度传感器，组成检测台阵；

步骤2)，以环境微动作为激励源，MEMS3轴加速度传感器采集道面的振动信号，并传递给计算机；

步骤3)，计算机收集到各个MEMS3轴加速度传感器的振动数据后，分别进行去均值和去倾斜分量处理，得到预处理后的各个传感器的表面波数据；

步骤4)，在预先设定的频率段中等间隔地选取若干个频率点，对于每个频率点：

步骤4.1)，以频率点作为中心频率，对预处理后的各个传感器的表面波数据进行带通滤波；

步骤4.2)，对带通滤波后的表面波数据运用空间自相关法，求得该频率点的表面波的相速度；

步骤5)，得到所有频率点的表面波的相速度后，绘制出表面波频率-相速度曲线，即表面波频散曲线；

步骤6)，根据表面波频率与表面波波长的关系，以及表面波波长与表面波传播深度的关系，绘制出深度-相速度曲线；

步骤7)，检查表面波深度-相速度曲线，如果表面波深度-相速度曲线出现突变，则道面在突变深度处存在损伤。