[发明专利]一种基于超声波的混凝土密实性评估方法

摘要

本发明公开了一种基于超声波的混凝土密实性评估方法，利用超声波检测设定的测点处的首波声时，继而确定混凝土内部声速的分布图，对分布图中疑似空洞或不密实区域进行标注，建立超声CT的正演模型，基于射线追踪最短路径法，获得超声波的传播路径，进行反演，以定量评估混凝土内部的空洞或不密实区域的大小。本发明测试精度相比传统超声CT方法要更高，引入二维成像，清晰明了的反映出混凝土内部缺陷，是一种具有广阔推广前景的评估方法。

主权项

1.一种基于超声波的混凝土密实性评估方法，其特征是：利用超声波检测设定的测点处的首波声时，继而确定混凝土内部声速的分布图，对分布图中疑似空洞或不密实区域进行标注，建立超声CT的正演模型，基于射线追踪最短路径法，获得超声波的传播路径，进行反演，以定量评估混凝土内部的空洞或不密实区域的大小，具体包括以下步骤：(1)根据测试构件大小，在构件表面随机确定测试区域，并采用一点发射多点接收的测点布置，并建立多个发射点，使声波射线网格覆盖到整个测试区域；(2)利用超声波检测仪对发射点及接收点进行检测，每个测点建立一个测试文件，在测试文件中记录相对应测点的测距与首波声时；(3)利用首波声时，得到混凝土内部声速的分布图，标记声速小于阈值的首波声时的线，统计分布图中交叉点处的标记线数量，将标记线数量超过预定值的交叉点进行标记；(4)根据标记的交叉点，定性评估混凝土内部空洞或者不密实区域；(5)根据判别得到的空洞或者不密实区域，建立超声CT的正演模型，正演模型中设置标记交叉点位置为低波速区域，基于射线追踪最短路径法，获得超声波的传播路径；(6)根据正演得到的超声波传播路径，基于SIRT模型重构算法进行测试对象的波速反演，最终达到定量评估混凝土内部的空洞或不密实区域的大小；所述步骤(3)中，具体步骤包括：(3-1)对所有首波声时ti0，计算均值μ和方差σ2；(3-2)假定首波声时测试数据服从正态分布，对给定的置信度1-α,根据分布求分位数Zα/2；(3-3)对混凝土内部声速分布图中，小于的首波声时的线标记为虚线，n为测点数量；(3-4)统计图中各个交叉点的虚线数量，认为交叉点虚线数量大于n/3的交叉点的位置均为空洞或者不密实区域，对上述位置标记实心圆圈；所述步骤(5)中，具体步骤包括：(5-1)对实际介质进行离散化，将被测试区域剖分成一系列小单元，在小单元边界上设置若干节点，将彼此相邻的节点相连构成一个网络；(5-2)对于某个网格节点，选取与其所有相邻的邻域点组成计算网格点；(5-3)由一个源点出发，计算出从源点到计算网格点的透射走时、射线路径、和射线长度；(5-4)将除震源之外的所有网格点相继当作次级源，选取该节点相应的计算网格点，计算出从次级源点到计算网格点的透射走时、射线路径、和射线长度；(5-5)将每次计算出来的走时加上从震源到次级源的走时，作为震源点到该网格节点的走时，记录下相应的射线路径位置及射线长度。