[发明专利]基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法

权利要求书

1.一种基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，包括步骤:

S1：同时考虑材料和几何衰减构建瑞利波能量衰减物理模型，所述瑞利波能量衰减物理模型中应力波表面位移场U(x,t)关于传播距离和绝对时间的隐式积分关系为：

其中，G为包含波前扩展和反射的几何衰减系数，e为自然常数，x为传播距离，t为时间，D为阻尼比，f为激励信号中心频率，c_R为瑞利波波速，F(ω)为原始激励信号的傅立叶变换形式，ω为圆频率，i为虚数单位；

S2：基于能量衰减比的瑞利波在裂纹不同反射位置能量衰减差异的识别，计算所述能量衰减比R_A，所述能量衰减比R_A的计算公式为：

其中，入射波包峰值A_i缩放为相同传播距离下的理论衰减曲线上的幅值A_{i_s}，此时反射波包的幅值A_r被缩放为A_{r_s}，相同传播距离下的理论衰减曲线上的反射波包幅值为A_{r_t}；

S3：基于改进的半无限空间损伤定位法的混凝土表面裂纹尖端和裂纹中段反射点的定位、绝对尺寸量化和形状描述，根据反射点与定位椭圆相切或相交的几何关系确定裂纹尖端和裂纹中段的位置、裂纹尺寸和方向。

2.根据权利要求1所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S1步骤前还包括步骤：

针对不同工况下的待测混凝土，对所述瑞利波能量衰减物理模型中的所述几何衰减系数G和所述阻尼比D进行参数确定。

3.根据权利要求1所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S1步骤中：

所述瑞利波能量衰减物理模型为隐式积分函数，属于表面波位移场的半解析解，需要通过数值积分及遍历搜寻法对其进行数值求解。

4.根据权利要求1所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S2步骤中：

所述入射波和所述反射波的波包峰值需要通过对传感器接收信号进行希尔伯特黄变换后，编写MATLAB程序自动识别获取一前一后两个波包的包络线峰值。

5.根据权利要求1所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S2步骤中：

所述能量衰减比在计算时，需要进行压电陶瓷传感器的布置方案优化，从能量衰减比结果中判断并调整针对裂纹尖端反射点和裂纹中段反射点的所述压电陶瓷传感器的数量。

6.根据权利要求5所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S2步骤中：至少保证从能量衰减比结果确定至少两个裂纹尖端反射点和一个裂纹中段反射点。

7.根据权利要求1所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S3步骤中：所述改进的半无限空间损伤定位法的所述压电陶瓷传感器布置方案中，表面粘贴于待测混凝土的压电陶瓷传感器的阵列至少包含一个压电陶瓷激励器和三个压电陶瓷接收器。

8.根据权利要求7所述的基于瑞利波能量衰减的混凝土裂纹绝对尺寸量化检测方法，其特征在于，所述S3步骤中：

所述改进的半无限空间损伤定位法的定位识别流程中，如果已识别出某反射点在裂纹尖端，则依据该反射点获取的反射信号中瑞利波传播时间所作的定位椭圆需要满足与所述裂纹相交；如果已识别出某反射点在裂纹中段，则依据该反射点获取的反射信号中瑞利波传播时间所作的定位椭圆需要满足与所述裂纹相切，且切点为该反射点。