[发明专利]一种水浸混凝土强度的非接触式无损检测方法

权利要求书

1.一种水浸混凝土强度的非接触式无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)、通过压电陶瓷探头作为换能器探头，利用水耦作用，在水下通过发射接收模式，在混凝土工件表面激励瑞利波；

步骤(2)、通过希尔伯特变换，提取响应信号的波速和首波波峰；

步骤(3)、通过K-means聚类算法，利用实验室测量的训练集样本，训练分类器；

步骤(4)、将水下实测的波速和波峰输入分类器，智能识别被检混凝土工件的强度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

步骤(1)还包括确立换能器入射倾角，减少混凝土中剪切波的发生：

根据斯内尔定理选取临界角θ_cr：

其中c₁为纵波在水中的速度，c_2L为纵波在混凝土中的波速。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

步骤(1)中，包括确立激励信号的时域波形，具体为：

根据共振频率选取激励信号的中心频率，最大化瑞利波在混凝土工件表面的入射和传播，在混凝土工件表面布置两个换能器，通过发射接收模式，测试结构的共振频率；首先将线性正弦扫频输入激励换能器：

其中φ₀为初始相位，f₀为初始频率，f₁为截止频率，t₀为初始时刻，t₁为截止时刻；

对接收换能器获得的波形做FFT，获得响应信号的频谱；

选取最大波峰对应的频率f_c作为中心频率，通过汉宁窗调制5周期的正弦函数，形成激励信号：

核算激励波的波长是否小于被测工件厚度的1/20，保证在混凝土内激励出瑞利波。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

步骤2)中，测试瑞利波的波速和最大幅值，具体为：

设置两个换能器的间距为L，将激励信号输入，通过水耦合换能器与混凝土工件，在混凝土结构表面激励波形大致相同的瑞利波；同样的，通过水耦作用在接收换能器获得响应信号；

对激励信号、响应信号分别进行希尔伯特变换，获得信号包络线：

计激励信号波峰与首波波峰的时间差为Δt，则波速为：

更改换能器间距、换能器距混凝土工件的距离、激励的电压、测线的位置参数，反复测量瑞利波的波速和幅值，将波速和波峰的平均值记为本次检测值。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

步骤(3)中，是在实验室环境下，采用检测系统训练分类器测试不同强度的混凝土工件在水浸条件下瑞利波的波速和幅值，将测得的一系列波速和幅值绘制成散点图。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述检测系统包括：计算机、信号发生器、功率放大器、电荷放大器、数字滤波器、数字示波器，其中由计算机生成数字波形，通过信号发生器转化为调制电信号，经功率放大器放大电信号电压，由激励换能器将电信号转化为混凝土工件表面的瑞利波，通过接收换能器将瑞利波再次转换回电信号，电荷放大器放大电信号电压，数字滤波器将调制电信号转为数字信号并滤除噪声，最终由数字示波器存储电信号电压。