[发明专利]一种水下近源波场无损检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种水下近源波场无损检测装置及方法，其中：砧台用于承受击打模块的击打；传力杆用于把砧台受到的击打力传递至锤击头；锤击头与传力杆连接并且与水下待检结构物表面紧密接触，用于将接收到的冲击力施加到水下待检结构物表面；水声换能器用于接收水下待检结构物对锤击头冲击力的响应；记录模块用于记录水声换能器接收到的响应信号以及击打模块的冲击力度；方向盘用于转动传力杆并带动调整水声换能器的排列方向；配重块用于保证系统在水中的稳定性；数据分析模块用于分析采集和记录的近源波场检测数据以及震源激发力度，并从中抽取出反映结构物内部缺陷的波阻抗和位置信息。

技术领域

本发明涉及水下工程检测技术领域，具体地，涉及一种水下近源波场无损检测 装置及方法。

背景技术

我国是一个水利工程大国，不仅有三峡大坝等举世闻名的大工程，更有千千万 万座中小型水库、水闸、输水管涵和隧洞等，除此之外，还有各种港口和跨江、跨 海大桥等大型基础设施。随着运行年限的增加，这些设施不可避免地会出现各种病 害，工程检测就像医生对病人体检一样，通过对工程进行检测，可以为工程的维修 保养提供基础数据。由于这些设施的全部或部分是建在水下，或在水下运行，因此， 水下无损检测是保障这些工程健康运行的必不可少的技术手段。

目前水下结构物的检测主要是通过潜水员水下探摸、水下机器人拍照或者声呐扫描等手段进行的。其中，潜水员水下探摸，是通过潜水员的观察和触摸了解结构 物的表面状况，危险性大，效率低；水下机器人由于受载荷限制，目前只能搭载摄 影设备进行水下摄影；声呐扫描是通过换能器向水中发射一束声波，然后接收来自 于结构物表面的反射波从而把握结构物的位置和形状。由此可见，上述现行检测手 段一般只能提供结构物的表观特征，无法提供结构物内部病害状况，要想了解结构 物内部状况只能通过复杂的水下作业对结构物钻孔取芯，成本高，效率低，而且会 对结构物造成损伤。因此，急需一种能够探测到结构物内部状况的水下无损检测方 法与设备。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种水下近源波场无损检测装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种水下近源波场无损检测装置，包括：记录 模块、击打模块、砧台、方向盘、传力杆、配重块、锤击头、水声换能器以及数据分析 模块；其中：

所述砧台用于承受击打模块的击打；

所述传力杆用于把所述砧台受到的击打力传递至所述锤击头；

所述锤击头与所述传力杆连接并且与水下待检结构物表面紧密接触，用于将接收到 的冲击力施加到水下待检结构物表面；

所述水声换能器用于接收水下待检结构物对所述锤击头冲击力的响应；

所述记录模块用于记录所述水声换能器接收到的响应信号以及击打模块的冲击力 度；

所述方向盘用于转动所述传力杆并带动调整所述水声换能器的排列方向；

所述配重块用于保证系统在水中的稳定性；

所述数据分析模块用于分析采集和记录的响应数据以及击打力度，并从中抽取出反 映结构物内部缺陷的波阻抗和位置信息。

优先地，所述传力杆包括一节或多节连接杆，其中每一节连接杆除了接口部分外，其余部分均为中空管结构。

优先地，所述方向盘固定在所述砧台下方的传力杆上，所述传力杆垂直于方向盘构 成的平面，所述方向盘上设有水平显示器和方向指示器用于调整传力杆的角度和方向。

优先地，所述锤击头与水下待检结构物表面接触的部分为光滑球面。

优先地，所述击打模块采用带有力传感器的冲击锤，所述力传感器用于感知击打力 度的大小。