(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210325525.7 (22)申请日 2022.03.30 (71)申请人 广西北投 交通养护科技 集团有限公 司 地址 530201 广西壮 族自治区南宁市良庆 区金龙路2号广西能源大厦 申请人 柳州工学院 　中国地质大 学 （武汉） (72)发明人 唐琼祯　莫鹏　骆俊晖　张涛　 罗资清　吴小流　黄海峰　畅振超　 雷拥军　覃仁　吴武新　曾庆莎　 黄秉章　杨庆　 (74)专利代理 机构 南宁智卓专利代理事务所 (普通合伙) 4512 9 专利代理师 吴世贵(51)Int.Cl. G01N 29/06(2006.01) G01N 29/44(2006.01) G01N 21/88(2006.01) G01N 21/95(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种泡沫轻质混凝 土缺陷检测方法及装置 (57)摘要 本发明提供一种泡沫轻质混凝土缺陷检测 方法及装置， 属于泡沫轻质混凝土缺陷检测技术 领域， 装置包括缺陷识别装置、 缺陷成像装置和 控制器， 缺陷识别装置用于识别泡沫轻质混凝土 浇筑缺陷， 然后由缺陷成像装置根据缺陷识别装 置收集到的弹性波通过 成像算法完成缺陷成像， 缺陷识别装置和缺陷成像装置均与控制器连接。 本发明通过多个线性排列的传感器发射并收集 弹性波收集断面结构的缺陷的信息， 然后通过缺 陷成像算法进行成像， 依据成像的结果确定缺陷 的位置与受损程度， 可以完全实现结构内部缺陷 的可视化检测， 并能对泡沫轻质混凝土进行定期 的病害检测、 安全性评估及排除。 权利要求书4页 说明书8页 附图4页 CN 114910561 A 2022.08.16 CN 114910561 A 1.一种泡沫轻质混凝 土缺陷检测方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： 步骤1:在泡沫轻质混凝土表面定位检测断面位置， 设置智能检测装置的运动轨迹为表 面裂缝跟踪； 步骤2:使用带有阵列传感器的智能缺陷检测装置沿着设定的运动轨迹运动， 发射超声 波并收集回弹波数据； 步骤3： 缺陷成像算法对弹性波 进行成像处 理； 步骤4： 依据图像确定结构内部裂缝缺陷位置及裂缝开裂程度； 步骤5： 根据识别的裂缝的结构， 将识别结果传给运动控制器， 运动控制器运动模式为 跟踪内部裂缝运动， 根据弹性波检测的裂缝 的方向进行调整运动方向， 直到内部裂缝检测 完， 转为步骤1的表面裂缝跟踪模式。 2.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 步骤2中， 使 用由多个线性阵列的传感器构成的缺陷检测装置发射并收集 弹性波， 然后 将收集到的弹性 波数据反映在二维坐标 上， 设每个传感器之间的距离是 K cm， K为正整数。 3.根据权利要求2所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 步骤3 中， 以 竖直方向的坐标轴为断面的深度， 以横坐标为断面的宽度， 使用缺陷成像算法对弹性波进 行成像处 理， 并用希尔伯特函数对弹性波数据进行优化处 理。 4.根据权利要求3所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 缺陷成像算 法的具体过程 为： 先对于待检测的试块设定检测的断面位置X ’轴线， 并在X ’轴线上设定好检测装置移动 的点X‑n， 移动检测装置到达该点后， 按动开关， 通过阵列式的探头发射并收集 弹性波， 将收 集到的阵列式的弹性波数据传给内设缺陷成像算法的控制器处理， 得到泡沫 轻质混凝土某 一断面的缺陷成像。 5.根据权利要求4所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 收集到的阵 列式的弹性波数据的具体过程 为： 假设弹性波从空气中直接进入固体介质而不发生折射， 忽略波的折射效应， 考虑到待 检测泡沫轻质混凝土表面下方有待检查的目标， 以及在被测材料块表面上沿直线移动的传 感器同时作为弹性波的发射器和接 收器， 具体由两部分组成， 沿X ’扫描线点的时延计算和 将校正后的成像分析线和映射到图像 像素。 6.根据权利要求5所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 沿X ’扫描线 点的时延计算的具体过程 为： 将结构的内部缺陷当作反射目标， 反射目标位于传感器的下方， 则通过计算沿光线传 播的信号的路径长度和传输时间把目标的缺陷位置聚焦成像， 给定传感器扫射开口孔径角 度下的弹性波扫射过的角度对应于可合成的各层中的孔径宽度Ln， 弹性波信号传播的路径 长度对应于传感器位置Ti信号的位置， 构建一个缺陷成像的校正数据集； Ti点处的传感器和分别在距离基板d2的位置X2处通过缺 陷区的波前， 传感器从宽度为d 的铁块中的单个圆孔产生图像， 扫描产生的宽图像是由于传感器孔径宽度， 设置A扫描信号 具有聚焦 在中心扫描位置传感器正下 方的点所需的时间偏移， 对应扫描信号； 设置Xi是被测试块表面上的传感器检查位置， 设置 ▽X是传感器在试块表面线性线上的 位置之间的距离， 即传感器移动Xi‑Xi‑1， 设置Xa是被分析波沿i扫描线的传感器位置， Di是每权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114910561 A 2层的深度， 从测试表面 开始， 是传感器的开口孔径角， X0是每层中的孔径宽度； 设置Xa点处的传感器和分别在距离基板d2的位置X2处通过缺陷区的波前， 传感器从宽 度为d的铁块中的单个圆孔产生图像， 扫描产生的宽图像是 由于传感器孔径宽度， 设置A扫 描信号具有聚焦 在中心扫描位置传感器正下 方的点所需的时间偏移， 对应于B扫描信号； 波幅通常偏离 中心， 实现的算法使用几何模型重新计算A扫描线中的点， 然后将这些信 号关联起 来， 以改善获得的图像， 具体过程 为： 距离d2是来自X2处缺陷的回波出现在X1处的位置， 真实距离dtrue通过等式1计算： 成像图中的距离校正可以通过(2)计算： 7.根据权利要求6所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 将校正后的 成像分析线和映射到图像 像素的具体过程 为： 使用单探头脉冲回弹波超声扫描混凝土表面检测内部结构中的缺陷时， 将 从传感器收 集到的弹性波直接反映在i(t,x)坐标中， 并绘制波形数据的扫描图， 由于信号从换能器扩 散， 在图像中的显示为抛物， 表示单个探头扫描的范围内发出若干列列弹性波， 缺陷成像算 法是从探头形成正常入射视图， 并将抛物线回弹波重新聚焦到高能量集中的图像中， i' (t0,x0)是缺陷位置还原后的成像坐标； 传感器探头位于x0处， 位于缺陷上方d距 离处， 横向传感器之间的距 离为扫描间隔Δx、 V 为弹性波传播波的速度， 则超声波从探头传播到点反射器的双向传播时间t0可以由公式 (3)计算： 如果探头不在点反射器顶部， 则超声 波的时间 ‑距离关系变为， 其中， n是正整数； 使用延迟的时间用于具有横向偏移n的相邻线Δx， 通过公式(6)计算: kΔx是距离 中心扫描线的最大偏移量， 结构内部缺陷还原后的图像可以通过对扫描延 迟的时间关系通过公式(7)计算 8.根据权利要求7所述的一种泡沫轻质混凝土缺陷检测方法， 其特征在于： 步骤1中， 表 面裂缝跟踪的具体过程 为： 步骤1.1： 通过视觉传感器获取前端的表面图像， 对图像进行灰度处理。 运用公式(1)对 获取的图像进行 灰度处理；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114910561 A 3