[发明专利]一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，包括脉冲信号发生接收器、机械平台、控制系统；所述机械平台上具有用于沿外墙滚动的轱辘，机械平台上固定设置空气耦合激发换能器和空气耦合接收换能器，所述空气耦合激发换能器和空气耦合接收换能器可相对于机械平台转动，调整各自指向，从而改变两者与被检对象之间的夹角θ；所述控制系统分别与脉冲信号发生接收器、空气耦合激发换能器、空气耦合接收换能器电连接。本发明巧妙设计了手持式的机械平台，检测缺陷深度范围更广，能够检测饰面层到基体之间任何位置处的缺陷，检测灵敏度高，缺陷识别率高。

技术领域

本发明涉及一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统及方法，属于既有建筑物外墙外保温系统检测技术领域。

背景技术

目前既有建筑外墙外保温系统检测与评估技术尚不成熟，无法满足实际工程现场检测的需求。现场检测主要依据《建筑围护结构节能现场检测技术规程》(DG/TJ 08-2038-2008)对外墙外保温系统的性能进行检测，包括红外热成像法测量热工缺陷、钻心取样法测试保温层厚度等。工程现场对于外墙外保温系统内部的质量检测，多采用红外热成像法和敲击法。红外热成像法只适用于外保温系统饰面层与保温层之间大尺寸缺陷的定性检测，无法定量检测保温层与基体之间的异常；敲击法的打击力度和判断准则均未有定量化的标准，全凭检测人员的经验，检测结果受检测人员主观因素影响较大。传统的接触式超声检测装置需要在换能器与被检测对象之间添加耦合剂，检测效率低，且存在检测盲区，只能应用于保温层与墙体基层之间缺陷的检测，无法检测外保温系统中饰面层与保温层之间缺陷。

非接触式空气耦合超声检测装置不需要添加耦合剂，且不存在检测盲区，但是市场上常用的空气耦合超声换能器是基于压电陶瓷材料制作而成，中心频率通常在100kHz以上，主要应用于单层的金属结构或复合材料质量检测。由于高频超声波在外墙外保温系统这类多层结构中衰减严重，工业上的空气耦合超声检测方法无法直接应用于外保温系统无损检测。因此，目前尚缺乏成熟的外墙外保温系统超声检测方法。

发明内容

本发明旨在提出一种非接触式、检测速度快、识别分辨率高的超声检测系统和方法，空气耦合激发换能器和空气耦合接收换能器与外保温系统之间实现可变夹角，利用空气耦合激发换能器和脉冲信号发射接收器在外保温系统中激发Lamb波；当Lamb波在外保温系统中传播时，将向周围空气中产生漏Lamb波，采用空气耦合接收换能器和信号采集系统对漏Lamb 波信号进行采集，基于信号处理系统，采用动态滤波技术、Hilbert变换、时频分析等信号处理技术对Lamb波信号的波形幅值、传播速度、频率分布等特征进行分析，确定外保温系统是否存在缺陷及其大小，对外保温系统的质量进行安全性评估。

本发明采取以下技术方案：

一种既有建筑外墙外保温系统非接触式超声检测系统，包括脉冲信号发生接收器1、机械平台6、控制系统；所述机械平台6上具有用于沿外墙滚动的轱辘10，机械平台6上固定设置空气耦合激发换能器2和空气耦合接收换能器5，所述空气耦合激发换能器2和空气耦合接收换能器5可相对于机械平台6转动，调整各自指向，从而改变两者与被检对象之间的夹角θ；所述控制系统分别与脉冲信号发生接收器1、空气耦合激发换能器2、空气耦合接收换能器5电连接。

优选的，还包括信号放大器7、数据采集与处理系统8，所述控制系统采用便携式计算机9，所述空气耦合接收换能器5、信号放大器7、数据采集与处理系统8、便携式计算机9、脉冲信号发生接收器1依次电连接。

优选的，所述脉冲信号发生接收器1、空气耦合激发换能器2、信号放大器7、空气耦合接收换能器5、信号采集与处理系统8通过数据线与便携式计算机9连接。

优选的，空气耦合激发换能器2和空气耦合接收换能器5的材料是一种具有低声阻抗率和强压电活性的新型力电转换材料，低频情形下 (20kHz-100kHz)可以做到小尺寸(直径范围为25mm-55mm)。