混凝土厚度检测（精选10篇）
混凝土厚度检测 篇1
在我国东北、华北和西北地区的水工、港工、铁路、桥涵等混凝土结构中都存在着不同程度的冻融剥蚀破坏;在混凝土路面工程、桥梁和城市立交桥工程以及北方严寒地区的工业与民用建筑中, 混凝土冻融破坏也时有发生[1,2]。混凝土的抗冻性已成为混凝土耐久性中最主要的问题。常以混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的主要标准或综合评价指标, 一些国家甚至把抗冻性试验也称作耐久性试验[3,4,5]。对于实际工程而言, 如何快速评价冻融作用对混凝土结构的破坏程度是目前急需解决的问题, 本文利用超声波无损检测方法对混凝土冻融作用下损伤层厚度进行测量, 从而为混凝土的耐久性评估提供依据。
1 超声波平测法检测混凝土损伤层厚度的步骤
首先将试件表面打磨平整并清理干净, 然后将T换能器通过耦合剂与被测混凝土表面耦合好并固定, 再将R换能器耦合在T换能器旁边, 并依次以一定间距移动R换能器, 逐点读取相应声时值t1、t2、t3、t4……, 同时测量每一点的T、R换能器内边缘之间的距离l1、l2、l3、l4……, 然后绘制时间-测距坐标图 (见图1) , 并按式 (1) 计算损伤层厚度hf[6,7]。
式中:l0——经折线传播的声时与经过损伤层直接传播的声相等时的T、R换能器间距, mm;
va——未损伤混凝土的声速, m/s;
vf——损伤混凝土的声速, m/s。
2 原材料与实验方案
水泥:采用江南水泥厂生产的P·O42.5水泥;碎石:采用宁波产5~20 mm连续级配的石灰岩碎石;砂子:中砂, 细度模数为2.8;减水剂:上海花王化学有限公司生产的Mighty100萘系高效减水剂;引气剂:采用上海麦斯特公司生产的Micro Air 202型高效引气剂。混凝土配合比见表1。
kg/m3
试件尺寸为100 mm×100 mm×400 mm, 成型24 h后脱模, 在相对湿度80%、温度 (20±2) ℃的条件下养护90 d。混凝土的抗冻性试验采用快速冻融法, 即混凝土中心的冻融温度为 (-17±2) ~ (8±2) ℃;一个冻融循环时间为3 h左右。试件在冻融试验过程中均处于全浸泡水状态 (饱水状态) 。达到一定冻融次数后采用UPV-1超声波系统测量其损伤层厚度。
3 结果与分析
混凝土的冻融破坏过程, 实际上是水泥水化产物结构由密实体到松散体的退化过程, 同时伴随微裂缝的出现和发展, 微裂缝不仅存在于水化产物中, 也会使引气混凝土中的气泡壁发生开裂和破坏, 这是导致引气混凝土冻融破坏的主要原因[1]。采用UPV-1超声波系统测量得到的超声波在混凝土中传播时的典型波形图如图2所示。
平测法的测距分别为50、75、100、125、150、175 mm, 冻融循环100、150、200、250次后的时间测距图分别见图3~图6。
由图3~图6可得经折线传播的声时与经过损伤层直接传播的声相等时的T、R换能器间距l0和va与vf, 按式 (1) 计算冻融作用后混凝土的损伤层厚度。冻融次数分别为100、1 50、200、250次时混凝土的损伤层厚度分别为9.36、12.38、19.35、24.15 mm。可见, 随着冻融次数的增加, 混凝土的损伤层厚度增加, 因此, 超声波平测法能反映冻融作用对混凝土损伤程度, 对实际混凝土工程的损伤而言是一种有效的评价方法。
4 结 语
随着冻融次数的增加, 混凝土的损伤层厚度增大, 超声波平测法能反映冻融作用对混凝土的损伤程度, 对评价实际混凝土工程的损伤而言是一种有效的方法。
参考文献
[1]李金玉, 曹建国, 徐文雨, 等.混凝土冻融破坏机理的研究[J].水利学报, 1999 (1) :41-49.
[2]李平先, 赵国藩, 张雷顺.受冻融损伤混凝土与新混凝土的粘结剪切性能试验研究[J].建筑结构学报, 2004, 25 (5) :111-117.
[3]美国材料与试验协会.ASTM-C666, 混凝土快速冻融试验方法[S].1986.
[4]JIS-85, 混凝土冻融试验方法[S].
[5]RILEM TC176IDC:CIF-Test Test Method of Frost Resistance of Concrete[S].2001.
[6]张治泰, 邱平.超声波在混凝土质量检测中的应用[M].北京:化学工业出版社, 2006.
[7]刘卫东, 张东芹, 刘胜利, 等.超声波检测混凝土结构抗冻性的方法研究[J].无损检测, 2002, 24 (5) :196-199.
混凝土厚度检测 篇2
根据《混凝土设计规范》GB 50010-2010，下列关于梁中钢筋保护层的说法，正确的是（）A.主筋表面至梁表面的距离 B.主筋形心至梁表面的距离 C.箍筋表面至梁表面的距离 D.箍筋形心至梁表面的距离 答案:C
您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第2题
钢筋探测仪清零校准时，拿起探头，远离铁磁性物品（）mm以上。A.30 B.40 C.50 D.60 答案:C
您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第3题
JGJ/T152--2008钢筋间距和保护层厚度检测钻孔、剔凿时，不得损坏钢筋，实测应采用游标卡尺，量测精度应为()。A.0.1mm B.0.2mm C.0.5mm D.1mm 答案:A
您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第4题
JGJ/T152--2008钢筋间距和保护层厚度检测所规定检测方法不适用于含有()的混凝土检测。A.铜物质 B.铁磁性物质 C.有机物质 D.铝物质 答案:B
您的答案：B 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第5题
钢筋间距和混凝土保护层厚度检测结果按规程JGJ/T152--2008附录表A.0.1、表A.0.2记录时，以下哪项为不必包含的信息（）。A.设计值 B.检测部位 C.构件名称 D.钢筋生产厂家 答案:D
您的答案：D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第6题
正常情况下，钢筋探测仪校准有效期可为（）年。A.半年 B.一年 C.一年半 D.二年 答案:B
您的答案：B 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第7题
电磁感应法钢筋探测仪的校准方法要求，制作校准试件的材料不得对仪器产生电磁于扰，可采用混凝土、木材、塑料、环氧树脂等。宜优先采用混凝土材料，且在混凝土龄期达到()后使用。A.7d B.14d C.28d D.56d 答案:C
您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第8题
根据钢筋直径检测的一般规定，对于校准试件，钢筋探测仪对钢筋公称直径的检测允许误差为()当检测误差不能满足要求时，应以剔凿实测结果为准。A.？1mm B.？2mm C.？3mm D.？4mm 答案:A
您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第9题
电磁感应法钢筋探测仪的校准方法要求，应在试件各测试表面标记出钢筋的实际轴线位置，用游标卡尺量测两外露钢筋在各测试面上的实际保护层厚度值，取其平均值，精确至()。A.0.01mm B.0.05mm C.0.1mm D.0.12mm 答案:C
您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第10题
混凝土的实体检测应检测混凝土的强度、钢筋保护层厚度等，检测方法主要有（）A.检查表法
B.破损法检测盒非破损法检测 C.重组法检测
D.分解法盒重组法检测 答案:B
您的答案：B 题目分数：6 此题得分：6.0 批注：
第11题
检测前，应对钢筋探测仪进行（），调零时探头应远离金属物体。在检测过程中，应核查钢筋探测仪的零点状态。A.预热 B.调零 C.校正 D.检查 答案:A,B
您的答案：A,B 题目分数：8 此题得分：8.0 批注：
第12题
正常情况下，钢筋探测仪和雷达仪校准有效期可为一年。发生下列哪种情况之一时，应对钢筋探测仪和雷达仪进行校准（）
A.新仪器启用前
B.检测数据异常，无法进行调整 C.经过维修 D.更换零配件 答案:A,B,C 您的答案：B,C,D 题目分数：8 此题得分：0.0 批注：
第13题
根据《混凝土中钢筋检测技术规程》的规定,钢筋探测仪可用于检测（）A.混凝土强度
B.混凝土构件中钢筋的间距 C.混凝土保护层厚度 D.钢筋直径 答案:B,C
您的答案：B,C 题目分数：8 此题得分：8.0 批注：
第14题
下列有哪些项目是钢筋混凝土保护层厚度检测记录表中包括的。
A.钢筋保护层厚度设计值 B.检测部位 C.钢筋公称直径 D.保护层厚度检测值 答案:A,B,C,D
您的答案：A,D 题目分数：8 此题得分：0.0 批注：
第15题
钢筋间距和保护层厚度检测时，应根据钢筋设计资料，确定检测区域内钢筋可能分布的状况，选择适当的检测面。检测面应（），并应避开金属预埋件。A.风干 B.平整 C.清洁 D.粗糙 答案:B,C
您的答案：B,C 题目分数：8 此题得分：8.0 批注：
结构实体钢筋保护层厚度检测 篇3
关键词：混凝土 钢筋 保护层厚度 检测
1钢筋保护层厚度的作用
1.1混凝土的钢筋保护层厚度是指混凝土结构中受力钢筋的外边缘至混凝土外边缘的最小距离。
1.2钢筋保护层的作用：混凝土结构构建钢筋保护层厚度保护钢筋，防止钢筋锈蚀，满足钢筋与混凝土的耐久性要求：
对于高温或防火要求高的环竟，由于混凝土导热系数小，保护层能够有效防止构件内钢筋表面温度过高而逐渐失去强度，以至造成事故。
由于混凝土内水泥颗粒的水化作用形成了凝胶体同时体积收缩，使混凝土与钢筋表面凹凸不平产生机械咬合力（即握裹力），使钢筋可靠地锚固在混凝土内，有效地发挥钢筋和混凝土共同工作的作用。
综上所述，混凝土的钢筋保护层厚度在结构中起着至关重要的作用。
2 混凝土结构构保护层厚度的确度
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002中对混凝土结构保护层厚度的要求是结合混凝土所处的环境条件、构件类别及混凝土的强度等级等诸多条件综合确定的。
处于一般室内环境中的构件，受力钢筋的混凝土保护层厚度主要按结构构造或耐久性的要求确定。处于露天或室内高温度环境中的构件，结构的使用寿命基本上取决于保护层完全炭化所需的时间，因为受力钢筋的混凝土保护层厚度应根据不同等级的混凝土在设计基准期内炭化深度来确定。特别对于梁、柱等构件，因棱角部分的混凝土双向炭化，且易产生沿纵向钢筋的纵向裂缝，故保护层厚度应适当增加，GB50010—2002混凝土结构设计规范9.2.1中给出了纵向钢筋的混凝土保护层的最小厚度。
3 保护层的检验
在混凝土结构中钢筋的位置很大程度上与施工质量有关，并对构件的结构受力性能产生重大影响。混凝土结构施工时钢筋移位（即保护层厚度不准）是常见的通病，因为在混凝土浇筑、振捣过程中，钢筋有可能受到施工干扰而移位，钢筋移位的直接反映是混凝土保护层厚度的变化，最常见的就是上部负弯矩钢筋因踩踏而下沉，造成构件截面的有效受压高度不足，从而降低了构件的抗弯承载力及裂缝控制性能，而造成的质量通病。而混凝土保护层变薄使钢筋的握裹力减弱，会引起构件内钢筋锚固及应力传递性能的不足。从长远看，保护层变薄会加速混凝土的炭化、脱钝、钢筋锈蚀，影响结构耐久性及使用年限。
3.1检验构件的类型和数量
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002附录第E.0.1、E.0.2条规定：只对受弯构件梁、板进行检验，为构件总数的2％且≥5件；当有悬挑构件时，所抽检悬挑构建数量占抽检总数的比例不宜<50％。。具体抽查的结构部位，由监理（建设）、施工单位协商确定。应尽量选择重要、有代表性、容易发生问题的部位，使检查能够起到监督施工质量，保证结构安全的作用 。
3.2 检查方法《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002附录第E.0.3条规定：钢筋保护层厚度可采用非破损方法进行检测；也可采用破损方法，并用局部破损的方法进行校准，要求的检测误差≤1毫米。
（1）局部破损方法：剔凿混凝土保护层直至露出钢筋，然后直接量测混凝土表面到钢筋外边缘的距离。这种方法最直接、最准确。
（2）非破损方法：采用钢筋保护层厚度测定仪量测。其原理是检测仪器发射电磁波，利用钢筋的电磁感应确定钢筋的位置。这种方法的优点是方便、快捷，但量测不够准确。
3.3检测结果判定
梁类构件和板类构件分别单独检验批进行检验。不能混合计算其测点合格率。梁类构件的允许偏差为+10 mm、－7mm；板类构件的允许偏差为+8 mm、－5 mm。这实际是钢筋分项工程检验中保护层厚度允许尺寸偏差适当扩大的结果，其中已经过考虑施工对钢筋保护层措施的干扰，正向偏差增加的范围更大一些。梁、板类构件分别由量测结果计算合格点率，合格与否的界限为90％，即全部检查点的90％或以上均在允许误差范围内时，实体检验通过验收。《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002附录第E.0.5条第2款中规定，当抽检结果达不到合格要求的90％而仍>80％时，可以再次抽取同样数量检查（重复抽样），以两次抽检的总合格点率确定检验结果。
4 结论：以上就总结了建筑工程质量检测对工作中的重要性，其检测中的钢筋保护层厚度检测至关重要。
参考文献：
混凝土厚度检测 篇4
混凝土结构钢筋保护层厚度是指混凝土结构中最外层纵向受力钢筋外边缘到混凝土外表面的混凝土的厚度。钢筋保护层厚度的大小, 基本上是依据两个因素:一是在结构上要保证混凝土与钢筋共同工作, 也就是要满足受力钢筋粘结锚固要求;二是要保证混凝土中钢筋的耐久性。混凝土保护层厚度无论过厚或过薄, 都会对构件产生影响。保护层厚度过簿, 混凝土保护层很快会被完全碳化, 这样会减少钢筋表面钝化时间, 使得钢筋提前开始锈蚀并加快钢筋失去力学性能, 这样会导致降低构件的耐久年限, 从这方面来看, 加大钢筋保护层厚度, 可以保证建筑物的使用寿命。钢筋保护层厚度过厚将会降低构件的有效截面面积, 削弱构件的承载能力。无论是板、墙还是梁, 受拉钢筋总是靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力筋设在构件上部受拉区, 如果上部受拉区混凝土保护层过大, 构件抗弯能力降低, 就会降低梁的承载能力。对于楼板支座负筋, 钢筋保护层偏厚, 会使得支座承受负弯矩的能力减小, 这样很可能会引起板上部产生裂缝。所以, 混凝土钢筋保护层在工程质量中占有很重要的地位, 在设计、施工、检测过程中加强对混凝土钢筋保护层控制是很重要的。
2 混凝土结构钢筋保护层在施工中存在的问题
在施工过程中由于钢筋混凝土工程属于隐蔽工程, 一般情况下钢筋的位置和钢筋保护层厚度的偏差在混凝土浇筑后很难被发现, 事后也不容易补救。在通过钢筋位置检测仪检测过程中, 检测结果发现在实际工程中混凝土保护层厚度偏差的严重性明显大于构件尺寸偏差的严重性, 楼板负弯矩钢筋保护层偏大及现浇框架结构中主次梁交界处主梁的上部负弯矩钢筋保护层偏大的问题尤为突出。在许多工程中浇筑混凝土后不久都会出现密密麻麻的小裂缝, 特别是大跨度的楼板, 由于板的跨度较大, 板的保护层加厚就会导致板的有效高度降低, 从而降低板的承载能力, 进而引起楼板上表面四周墙根处出现许多裂缝。目前, 楼板开裂原因大部分是由钢筋保护层位置不正确引起的。造成这一问题的原因是多方面的, 主要有以下几点。
⑴在施工过程中, 施工人员不注意对钢筋的保护, 随意踩踏钢筋、施工工具和材料随意堆放在钢筋上, 这样会使得支撑钢筋的支架被踩倒, 混凝土上层钢筋弯曲变形或下沉, 钢筋保护层的厚度得不到保证。浇筑混凝土时, 拖泵的泵管震动和拖压钢筋, 使得钢筋下沉和垫块移位, 造成钢筋保护层发生偏差。工人在振捣混凝土时, 振捣器的碰撞使垫块受到损坏或移位, 造成钢筋下沉和移位。
⑵楼面标高控制不准, 造成楼板厚度偏差过大, 进而影响钢筋保护层的厚度。
⑶使用垫块的问题。垫块的规格不一, 梁柱垫块和板垫块不一致, 混淆使用后就会导致钢筋保护层厚度达不到设计和规范要求。对于板面负筋一般采用钢筋弯钩和钢筋马凳或在主筋上焊接短钢筋支撑等, 由于焊接点和支撑脚少, 再加上使用的是直径细、刚度小的钢筋, 较容易踩弯, 这样的做法会使保护层厚度不容易保证。采用塑料马凳时, 由于使用的是劣质塑料马凳, 在施工时很容易踩碎, 造成钢筋下沉, 保护层偏厚。有时候施工人员把塑料马凳的规格搞错, 也容易造成钢筋保护层偏差过大。
⑷施工现场钢筋绑扎时, 存在跳扎的现象, 造成钢筋整体稳定性差, 特别是上层钢筋间距大时, 一出现跳扎, 就会造成钢筋受压下沉, 保护层厚度偏差加大。
⑸施工时由于计算和制作的差错, 造成加工出来的钢筋骨架尺寸不符合要求, 导致受力钢筋偏离正确位置, 造成钢筋移位等情况出现。
⑹设计上的不合理, 梁柱节点处主次梁钢筋直径大而且钢筋密, 纵横向钢筋相互影响, 这样钢筋保护层厚度很难准确控制。在板的负弯矩筋处, 由于设计中采用刚度小、直径小的钢筋, 在施工中很容易踩弯。
3 混凝土结构钢筋保护层施工技术控制措施
在工程实际中, 由于钢筋保护层厚度不符合规范要求而导致的质量问题不胜枚举, 钢筋保护层厚度的控制显得尤为重要。因此, 必须在施工前技术交底、施工过程管理这两个环节进行严格控制。
⑴在图纸会审时, 发现设计上有不合理的情况, 要主动跟设计方沟通, 更改不合理的地方。例如, 负弯矩钢筋可改为大直径、刚度大的钢筋, 最好纵向拉通, 这样稳定性好。在施工前进行技术交底时, 应针对不同的施工部位, 根据设计图纸及施工验收规范, 确定正确的钢筋保护层厚度。
⑵严格控制垫块尺寸, 保证垫块厚度均匀, 控制绑扎密度, 要切实保证垫块扎牢。改变传统的施工工艺, 推广和使用塑料卡子和塑料垫块, 可以有效地保证混凝土保护层厚度和钢筋的位置。板底钢筋下面垫优质的塑料垫块或者定制的水泥砂浆垫块, 垫块间距不得大于80cm, 成梅花型布置, 垫块厚度依据设计保护层厚度。板面钢筋下面可以采用有卡槽的水泥砂浆柱、优质的塑料马凳、大直径的钢筋马凳, 马凳的纵横向间距不应大于600mm。
⑶板钢筋网的绑扎施工时, 四周两行交叉点应每点扎牢, 钢筋要满扎不允许钢筋跳扎, 中间部分每隔一根相互成梅花式扎牢, 纵横向钢筋交叉时必须将钢筋各点相互交叉处扎牢, 绑扎点的钢丝扣要成八字形绑扎。
⑷混凝土柱墙保护层的垫块间距一般控制在80cm左右, 不能放置太少;尽量采用新产品、新工艺, 如采用卡撑式定位件或塑料垫块等。
⑸合理、科学地安排好各工种施工工序, 板底钢筋绑扎后, 线管预埋和模板收头、封镶应及时进行, 尽量减少板面施工作业人员数量, 同时对施工人员加强管理和教育, 让他们意识到钢筋位置正确的重要性。
⑹混凝土浇筑时对最容易产生裂缝的负弯矩部位, 应该搭设活动跳板或者移动式施工平台, 以免施工人员踩踏钢筋。在混凝土浇筑过程中应安排质量管理人员跟踪保护钢筋, 发现钢筋受压下沉要及时用特制的拉钩提起来, 确保钢筋位置正确。
⑺在混凝土浇筑时, 在钢筋上标好控制线, 用来控制混凝土上表面的标高, 防止混凝土截面厚度超厚或者偏薄。
⑻混凝土在浇筑过程中, 控制好泵送混凝土的泵管下料高度, 以免冲倒钢筋支架, 混凝土应该浇筑在板中央或者梁上, 使得混凝土自然流入钢筋与楼板之间, 人工用铁锹将堆积的混凝土铲入楼板中, 以防混凝土压倒钢筋。在浇捣过程中要按规范进行, 不要弄倒垫块。
4 混凝土结构钢筋保护层厚度的检测
混凝土结构钢筋保护层厚度超出规范要求会引起混凝土结构构件截面有效高度降低或表面露筋, 这将导致构件承载力降低和耐久性变差, 使得建筑物实际使用寿命远少于设计年限。所以在建筑工程的监督检查工作中, 对钢筋混凝土保护层的检测无疑成为控制钢筋保护层厚度的一个重要手段。
⑴检测依据
混凝土结构钢筋保护层厚度按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002 (2011版) 附录E和《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T152-2008进行检测。
⑵检测方法
(1) 首先应该查看建筑物结构平面图纸和变更设计资料, 确定检测部位内钢筋的布置状况, 选择适当的检测部位。检测部位应该平整、清洁, 并应该避开金属预埋件和钢丝。
(2) 对于表面有装饰面层的混凝土结构, 应该清除装饰面层后在混凝土上进行检测。
(3) 检测前, 应该对钢筋检测仪进行预热和调零, 调零的时候要将探头远离金属物件。
(4) 进行检测前, 应根据设计图纸等资料, 确定钢筋的直径, 了解钢筋布置状况, 确定被测结构及构件中钢筋的排列方式, 尽可能地避开钢筋间的相互干扰。
(5) 检测过程中, 先选择和设定钢筋检测仪的量程和设计图纸里的钢筋公称直径, 探头在检测面上沿着被测钢筋轴线相垂直的方向缓慢移动, 被测钢筋与相邻钢筋的间距应大于70mm, 并应避开钢筋接头和绑扎钢丝。探头移动过程中钢筋探测仪保护层厚度示值最小时, 读取数据, 然后将探头旋转180°重复检测一次读取数据, 两次读数相差不超过1mm, 取其平均值即为钢筋保护层厚度。如果出现异议, 则应该更换检测仪器或采用剔凿、钻孔的方法进行验证。
5 结束语
总之, 钢筋混凝土结构中钢筋保护层厚度对混凝土结构的耐久性和承载力有很大的影响, 然而这也是在施工过程中被大部分施工人员所忽视的, 进而造成了许多工程质量问题。所以, 在充分认识到混凝土结构中钢筋保护层厚度的重要性的同时, 在施工中要严格按规范要求施工, 在质量控制过程中加强检测手段, 只有这样才能保证工程质量。
参考文献
[1]混凝土结构工程施工质量验收规范[S].中国建筑工业出版社, 2010.
混凝土厚度检测 篇5
【关键词】 高分辨率超声；超声射频信号；颈动脉内中膜厚度
颈动脉内中膜厚度（intima-media thickness）的增减直接与动脉硬化有直接联系，因此，检测IMT可以早期发现动脉硬化，做到今早预防与治疗[1]。目前，在临床中主要有两种方法来检测IMT，操作中徒手检测法、超声射频信号血管内中膜分析；操作者徒手检测法在检测的过程中具有很多的影响因素与不确定因素，导致检测结果的均差十分大，需要多次的检测才能取得一个较为大概的结果；超声射频信号血管内中膜分析是一种自动测量技术，可以在1到6个心动周期内自动对内中膜厚度进行检测，并将每一次的检测结果进行计算，求出平均值与标准差值[2]。下面作者就这两检测方法的对比结果汇报如下：
1 资料与方法
1.1 一般资料 选取我院40例儿童作为对象，40例儿童中，男25例，女15例；年龄8-13岁，平均10.3（8.5±2.8）岁；身高132.5-156.7cm，平均为145.6（145.6±15.6）cm，体重38.4-69.5kg，平均为43.2（54.3±11.6）kg。在40例儿童中，有正常儿童、肥胖儿童，所有儿童均未有过心脏、肝脏、肾脏等病史。
1.2 方法
1.2.1 操作者徒手检测法 儿童采取仰卧位，进行常规扫描检查颈部总动脉、颈动脉分叉处及颈部内部动脉情况。选取颈动脉长轴切面，在颈动脉的分叉处下方大概1cm处，测量IMT，分别采取同样的方法测量三次，将三次数值进行计算取平均值。
1.2.2 QIMT技术检测 儿童采取仰卧位，进行常规扫描检查颈部总动脉、颈动脉分叉处及颈部内部动脉情况。选取颈动脉长轴切面，在颈动脉的分叉处下方大概1cm处，调整QIMT探头的方向，保证声束与测量动脉前后壁垂直，能够清晰的显示血管前后壁的内中膜，启动QIMT功能，对操作者徒手检测部位进行检测，根据检测得出的平均值与标准差值，在得到标准差值≤15后冻结，数值开始自动记录。
2 结 果
通过检测，颈动脉IMT差值均数接近0。操作者徒手测量法检测：儿童左侧0.421±0.038、右侧0.408±0.051；QIMT技术检测：儿童左侧0.415±0.043、右侧0.402±0.064。详细情况见表一。
3 讨 论
颈动脉包含：总动脉、分支，即是颈内动脉与颈外动脉。颈动脉硬化是目前比较常见的病症之一，其导致的颈动脉狭窄是缺血性脑血管病的重要因素之一。据研究表明，动脉粥氧硬化在儿童时期就已经开始形成，在所有的儿童之中，有5-10%的无症状单纯肥胖儿童的冠状动脉已经开始出现了纤维斑块。因此，研究检测儿童颈动脉IMT，可以提前发现、预防、治疗早期发现动脉硬化，而准确的检测方法可以增加结果的准确性。
高分辨率超声检查用于测量颈动脉LMT在临床中已经被广泛的应用，但是操作者主要是采用的徒手测量法，由于操作者对于二维图像的识别能力与测量精准度拿捏不准确，导致得到的结果会出现很大的差异。QIMT检测技术是一种自动化的测量颈动脉IMT的方法，其主要是由主机发射的射频信号经过探头接收，在1到6个心动周期内自动对6个时点的IMT进行测量，测量结果自动统计，并且计算均值及标准差值。其比徒手测量法更加精准、方便，可靠性大幅度提升，为肥胖儿童动脉硬化的早期诊断提供了强有力的技术支持。
参考文献
[1] 田蜜，林萍，赵浑，等.高频超声评价原发性高血压患者肱动脉内皮功能及颈动脉内中膜厚度[J].中国临床医学影像杂志，2011，22（10）：739-741.
混凝土厚度检测 篇6
混凝土厚度测量如路面厚度测量,目前广泛使用打孔取芯检测法,这无疑对被测样品造成破坏,影响了路面的各项质量指标,而且费工、费时、成本高、抽样率低。随着国家高等级公路网的迅速发展,这种传统的检测手段已无法满足施工现场质量检测的要求。将超声波技术应用于道路质量检测领域,是近年来国际上发展起来的新技术,我国也开始了混凝土路面厚度超声波无损检测的试验和研究,取得了一定的进展[1,2]。然而,由于一些难以克服的困难,直接妨碍了这项技术的发展与应用。超声波厚度检测必须利用反射波才能实现,用反射波时距关系,反推反射层(路面) 厚度。由于路面层厚度一般仅为数十厘米,反射纵波紧跟直达纵波之后,它往往与直达纵波叠加而被淹没,难以准确识别与测试,导致检测精度不高[3]。可见,反射波难以准确识别的障碍若不能跨越,路面厚度超声波无损检测的技术就无法推向实用。为了解决这一问题,本文利用物理模型实验的方法,建立混凝土厚度模型,通过反复实验与研究,找到了一种便于识别反射波,从而准确提取其走时和速度参数的方法。
1 超声波混凝土厚度检测的原理
超声波是一种机械波,是由于机械振动在弹性介质中产生的波动。超声波在同一均匀介质中传播时,其波速为一常数。超声波从一种介质传播到另一种介质时,在两介质的分界面上会产生反射。所以超声波脉冲自被测材料表面发出到接收底面反射脉冲的间隔时间与传感器的间距和被测物体的厚度有关,将这个时间转化为厚度值表示,即为被测材料厚度。这就是超声波测厚的基本原理[4,5],如图1所示。
所以只要能从直达波和反射波混杂的接收波中识别出反射波的叠加起始点,并测出反射波到时,就可由下式计算混凝土的厚度[6,7,8]:
式中:H为混凝土的厚度;c为超声波纵波在混凝土中的传播速度;T为反射纵波走时;L为换能器的间距。因此软件的核心便是采用各种数学方法,利用数字信号处理的技术识别出反射波的走时。
2 软件需求分析
(1) 对超声信号进行数字信号处理和数学分析,从而得出混凝土的厚度。
(2) 将原始数据转换成其他格式的数据文件。
(3) 多视图显示(波形列表、单条波形的时域及频域以及波形参数分别在不同的视图显示)。
(4) 可将原始数据转换成文本文件或Excel文件,以方便其他分析工具对原始数据进行分析处理。
(5) 可将波形列表和单条波形图转换成位图格式。
(6) 可对多个波形数据进行综合处理(如相加、互相关等),单条波形数据可进行自相关。
(7) 采用切比雪夫和巴特沃斯两种滤波方式(低通、高通、带通)。
3 软件的系统设计
本软件用Visual C++.net 2003开发工具,由于使用了微软的MFC类库,程序结构采用了模块化设计,因此具有通用性、可扩展性、可移植性、易维护性等特点。软件基于单文档多视图模式。软件编写过程中利用了多视图切换技术,在同一个框架中方便实现波形列表、单条波形的时/频域波形以及波形特征列表等的切换。软件采用多种数学分析方法对数据进行处理,并且能将波形数据转换成文本格式或Excel格式,以方便用其他工具(如Matlab)对数据进行分析处理。
3.1 界面设计
程序采用单文档多视图模式(一共有21个视图),左边为控制栏,包括采集数据的各种信息(如采集频率、脉冲长度、放大倍数等)、单条波形的时/频域分析、波形列表的声时、声幅、声速-波幅、声时-波幅图;右面为波形列表的时域、频域图以及波形列表的特征参数表格,并可通过菜单或sheet层灵活切换。所有视图均由文档类统一管理。界面如图2所示。
3.2 文件操作
数据文件是自定义格式,由三个结构体和波形原始数据组成。其结构分别为PRJPARAM,SYSPARAM,WaveData。原始数据为32K个浮点型的采样数据,若采样数据不足32K,则在后面补零。由于采集的波形可能是无效数据,因此软件要具有修改、删除或插入单条波形数据的功能。为方便利用其他工具(如Matlab)对波形数据进行处理,软件可以将波形数据转换成文本文件或Excel文件。
3.3 主要处理算法
3.3.1 FFT[9]
频谱分析是数字信号处理技术的一个最重要的手段,许多信号处理类软件都具备这种分析能力,以便能清楚地看到某波形的频谱分布情况。而要对一个输入信号作频谱分析,将其由时域信号转变为频域信号,就必然要用到傅里叶变换,而无论是在时域还是在频域,都要对连续函数进行积分运算。很显然,要通过计算机实现此变换必须预先通过抽样将原始的连续数据转变为离散数据,并将计算范围收缩到一个有限区间。因此在允许一定程度近似的条件下,可以使用“离散傅里叶变换(DFT)”对波形数据进行频谱分析。
3.3.2 滤波
数字滤波器采用切比雪夫逼近方法,分别设计了低通、高通、带通等滤波器的三个函数。
void LowPass(Vector& x,double fs,double fc,double rip-ple=0.1);
void HighPass(Vector& x,double fs,double fc,double ripple=0.1);
void BandPass(Vector& x,double fs,double fl,double fh,double ripple = 0.1);
其中参数的意义如下:
x为一自定义向量,输入时包含待滤波的数据,输出时则包含滤波后的数据;fs为采样频率;fc为阻断频率;fl为低通开始频率;fh为高通截止频率;Ripple为带通纹波(分贝)。
3.3.3 自相关
由于信号xN(n)r(m)的自相关函数r(m)和信号的功率谱是一对傅里叶变换,因此可采用快速算法。步骤如下:
(1) 对xN(n)补N个零,得x2N(n),对x2N(n)做DFT,得X2N(k),k=0,1,…,2N-1;
(2) 求X2N(k)的幅平方,然后除以N,得
(3) 对
3.3.4 离散小波变换(DWT)
当混凝土构件厚度比较大时,接收换能器收到的信号信噪比很小,传统的检测对接收到的信号分析都是在相同的时间分辨率下进行的,故难以检测到噪声中的微弱信号。小波变换有一个可调的时频窗,对高频信号采用小的时域步长,而对于低频信号采用大的时域步长,提供了一种特有的时频滤波运算,对于频域能量较集中的微弱信号,起到了相对放大作用,可以有效地检测出有用的信号。因此软件首先要采用小波变换对原始信号进行降噪处理。
4 软件实现的关键技术
4.1 闪屏
在VC++中进行绘图过程处理时,如果图形刷新很快,经常出现图形闪烁的现象。利用先在内存绘制,然后传输到屏幕的办法可以消除屏幕闪烁,具体的方法是先在内存中创建一个与设备兼容的内存设备上下文,也就是开辟一快内存区域来作为显示区域,然后在这个内存区域内进行绘制图形。在绘制完成后利用BitBlt函数把内存的图形直接传输到屏幕上即可。具体的代码实现如下:
4.2 FFT的码位倒序
在进行快速傅里叶变换时,要按照“蝴蝶图”所描述的计算方法对输入的时域序列按奇偶分解后的序列排序,而输出的频域序列仍是按自然顺序排列。下面代码用于对原始采样序列的时间抽选奇偶分解工作,其中A,N分别表示指向采样序列复数数组的指针和序列的长度。
5 混凝土模型厚度的测定
混凝土厚度的检测,关键在于准确识别反射波。经过反复实验和研究,采用一发多收观测系统,多个接收传感器放置在以发射传感器为圆心的圆周上,因此传感器间距都相同,在本例中均为5.5 cm,布点图如图3所示。
经滤波降噪等处理后,多通道的波形图如图4所示。
首先,混凝土的设计厚度一般是预知的,混凝土直达纵波速度容易测出,可用其代替混凝土反射波速度,求出路面层反射波理论到时,然后在波形图上反射波理论到时附近的一段范围内,寻找真正的反射波起跳点,寻找范围可大大缩小。在本次测试中,混凝土模型厚20 cm,收发换能器间距为8 cm,则理论反射路径为41 cm。测出直达纵波速度为4 666 m/s,将其视为反射纵波速度,可求出反射纵波的理论到时为87.9 μs;假定混凝土厚度误差为正、负5 cm,则可求得相应的反射纵波理论到时分别为65.2 μs和110.2 μs。这样,就可将寻找反射波的范围限定在65.2～110.2 μs之间。
其次,按此观测系统,由于8个接收换能器靠得很近,并与发射换能器距离相等,因此接收的两路信号,波形有一定相似性,且同一震相起跳拐点的到时值相近,而随机干扰形成的拐点则一般不会同时出现。经过上述筛选,留下待识别的拐点己极少,这就很容易识别和确认反射波。
由图3可见,反射波起跳点十分明显,此处的声时为88.2,且在理论到时附近。实验中还发现,当发射、接收距离在一定范围时(本实验为5～20 cm),两个传感器发射接收角度在一定范围时,反射纵波起跳点紧跟在直达纵波之后,而此时直达横波尚未到达,成为第一拐点,这样便于识别反射波并精确测定其到时,这个距离可称为最佳测试距离区间。当超过此区间时,直达横波与反射纵波会叠加在一起,从而很难区分出反射纵波的声时。在进行实际检测时, 可通过反复调整发射、接收距离,使反射纵波起跳点成为第一拐点,然后按所确定的这个最佳测试距离在整个地段进行检测,既可提高效率,又可提高精度。
6 结 论
通过对混凝土模型厚度的测定,利用一发多收的传感器进行数据的采集,然后用自主设计的软件对数据进行处理,能方便找到反射波声时并最终计算路面厚度。同时,为了方便有效地找出反射波声时,要根据混凝土设计厚度来确定接收和发送传感器的最佳间距,以减少直达横波的影响。
参考文献
[1]王五平,宋人心,傅翔,等.声波CT测试系统及其在大坝混凝土质量探测中的应用[J].水利水电技术,2004,35(10):56-58.
[2]吴新璇.混凝土无损检测技术手册[M].北京:人民交通出版社,2003.
[3]李劲松,叶琛,梅德松.超声波检测数据高速采集和传输技术的研究[J].无损检测,2003,25(8):395-396.
[4]赵祥模.稀土换能器及系统集成的桥梁无损检测技术开发研究[R].西安:长安大学,2004.
[5]张治泰,邱平.超声波在混凝土质量检测中的应用[M].北京:化学工业出版社,2006.
[6]伍硕群,樊可清.混凝土检测的超声波发射系统研究与设计[J].五邑大学学报:自然科学版,2009,23(2):37-40.
[7]黄靓,黄政宇,汪优.混凝土超声波层析成像的图像后处理方法[J].计算机工程与应用,2008,44(26):188-191.
[8]卢胜男.混凝土超声成像检测仪的设计与实现[J].电子设计工程,2009,17(6):51-53.
混凝土厚度检测 篇7
1.1 钢筋混凝土构件中保护层厚度的作用
建筑工程中的钢筋和混凝土, 两者已然成为一个不可分割的整体, 尤其是从材料学角度上讲, 两者间的弹性模量已经极其接近了, 混凝土拥有较高的抗压性而钢筋则拥有较为强的抗拉以及抗压性, 因此它们能够一起承担结构构件所承受的外部负载。
若是从受力构件的截面设计进行探讨, 那么受拉的钢筋若是离受拉区域较远, 它的单位面积的钢筋所能够承受的外部弯矩也会加大, 这样一来大大发挥出了钢筋的使用效能。由于钢筋的主要成分是铁, 铁较易氧化, 所以在铸造钢筋时必须在外面包裹一层抗氧化保护膜, 从而延长其使用寿命。如果混凝土保护层不够厚, 很容易造成钢筋暴露, 如果发生受力, 那么混凝土会更加容易剥落, 随着时间的更替, 钢筋遭到腐蚀、构件整体遭到破坏等都是会发生的, 因此为了达到既保证建筑物的结构耐久性, 又节省成本的目的, 通过设计计算, 科学选择合适的保护层厚度进行现场施工, 可以使钢筋和混凝土构件的作用得以实现。
1.2 对钢筋保护层厚度检测的意义
在钢筋混凝土构件中, 保护层的厚度以及相关检测工作是极为重要的, 一个好的设计以及符合设计要求的保护层厚度是工程质量安全的保障, 如果钢筋混凝土厚度过大, 并且大于设计所要求的允许误差值, 那么就会发生混凝土构件有效受力截面变小的情况, 这样势必会降低混凝土构件的刚度还有承载力, 刚度、承载力降低了, 混凝土构件发生开裂的可能性就会提高。梁板类构件底部受力筋保护层过大, 会导致梁板底混凝土开裂以及减小构件承载力。反之混凝土钢筋保护层偏小, 混凝土对钢筋的约束力不够, 会影响混凝土构件的抗拉能力。其主要因素是由于钢筋有着非常强劲的抗拉能力, 而混凝土的作用则是抗压, 相对而言承受的抗拉力会小很多, 两者相互结合使用, 再通过混凝土将钢筋紧裹, 以此来发挥各自的能力, 使构件达到预期的承载力。
钢筋的移位是通过对混凝土保护层的厚度进行测量来实现的。在原先的国家规范中, 保护层仅仅是当成尺寸偏差项目当中的一个子项, 尺寸偏差的相关结果通过混合计算合格率来进行验收。因为受到结构性能的影响, 导致了后来的规范进行修订, 对检验方案提出了更加严格的要求。
2 无损检测技术
2.1 混凝土无损检测技术
混凝土无损检测技术是在不破坏结构构件的情况下, 通过使用测试仪器获取有关混凝土质量及受力功能的相关物理量, 物理量同混凝土质量间有着较好的关系, 所以能够通过获取物理量推定混凝土的具体质量。
相较于以往的回弹法、超声法, 钻芯法以及拔出法等相关无损检测技术, 雷达法这个检测技术是新兴无损检测技术。上世纪八十年代中叶, 美国采取线性脉冲雷达技术检测已有80年历史的纽约地铁通道结构完整性, 探出原隧道的钢铁护套, 还发现混凝土地板下的空洞, 由此, 微波检测技术顺利地引入到工程建设中。
上世纪九十年代, 我国也开始了地质雷达的应用研究, 交通部门引进了诸多地质雷达仪用来探测钢筋混凝土内部钢筋以及具体的缺陷位置。
2.2 雷达仪基本原理
由于不需要穿透到深层次的地层当中, 所以雷达仪的工作效率并不是很高, 它所配置的天线频率都较为单调。图1就是钢筋混凝土雷达仪测试波的工作原理。本次试验所采用的是NJJ-95B型号的雷达测试仪, 该仪器的大致工作原理是:高频电磁波通过宽频带脉冲的方式, 透过发射器经由天线被定向输送到检测体中, 再经存在电性差异的目标体反射后返回到结构体的表面被接收天线接收到接收器中。因为金属是良导体, 所以它的电导系数以及磁导率都很大而深度很小, 想要利用微波进行穿透比较困难, 所以大多采取全发射, 且波形双曲线形状非常明显, 弧度优美。
2.3 关于NJJ-95B型号雷达测试仪
NJJ-95B型号的雷达测试仪利用电磁波雷达法的特点, 通过捕捉混凝土建筑物内部成象发出的反射波, 把位置、深度用断面图的形式显现出来。该型号的雷达测试仪具备以下几个特点: (1) 较为轻便小巧, 重量仅为1.1kg, 容易携带, 单手操作毫无压力, 并且主机同天线一体化; (2) 适用于测试金属与非金属, 对于像PVC这样的管材也适用; (3) 数据可以进行回放以及保存; (4) 不需要进行线路的连接, 单使用黑白打印机就可以进行简单的打印操作; (5) 操作简单, 能够进行实时表面波处理工作; (6) 能够根据XY坐标, 进行钢筋位置的读取, 准确分析钢筋的坐标数值。
3 雷达仪试验
为了能够让钢筋混凝土雷达检测广泛运用于各种结构检测, 我们进行了几组实验操作 (按照强度的不同等级进行划分) 。我们将每组结构的组成进行划分, 大致分为了四个类型, 共计是二十多个混凝土构件。长度为1500㎜, 高、宽均为300mm, 从C20~C50五个强度等级。本次试验主要检测的钢筋位置见图2。
试件制作完毕后, 在自然条件下, 使用NJJ-95B钢筋混凝土雷达仪对所有试件进行一遍测试, 对不同强度等级和不同龄期的混凝土试件进行测试对比, 从而确定雷达仪检测的具体使用性能。
对试验检测图像的具体分析我们可以知道, 通过使用仪器所提供的数据处理方法, 可以将混凝土表面反射信号还有其他非钢筋反射信号完全滤除, 以X、Y两个坐标得到钢筋的间距以及具体的深度指数。其中钢筋深度值需要根据现场混凝土的介电常数修正。忽略X向水平钢筋对雷达仪检测结果的影响, 能够从雷达仪检测图中直接看出所检钢筋的保护层的具体厚度, 将其与原构件实测混凝土保护层厚度进行对比, 结果见表1和表2:
透过表1的对比数值, 我们得知, 要得到比较接近的测试值, 不同强度等级混凝土, 介电常数值有所不同。这跟混凝土配合比以及所用的材料有一定关系, 直接影响到雷达电磁波在混凝土中的传播速度, , v为雷达波速, c为雷达波在真空中的传播速度, ε为介电常数。只要原材料比较稳定, 根据不同强度等级混凝土的施工配合比, 可以得到相应的介电常数。
通过表2的对比数值, 可以得知, 随着混凝土试件龄期的增长, 介电常数随之变小, 并且逐渐趋于稳定。说明随着龄期增长, 混凝土中水分逐渐蒸发, 雷达波速相应变大, 而后期水分蒸发量减少, 波速便趋于稳定。
由此可知, 只要通过试验检测标定, 确定适用于实际工程当中的介电常数, 便可得到比较符合实际的保护层厚度。
4 总结语
通过试验研究得知, NJJ-95B钢筋混凝土雷达仪对混凝土梁构件中钢筋数量、埋深以及方位的检测是可靠有效的, 能够广泛应用于混凝土构件的相关检测当中。可以说, 雷达仪是无损检测的典型的代表, 它不仅操作简单, 结果直观准确, 并且具有很高的工作效率, 运用前景非常广阔。
参考文献
[1]朱薇琦.浅析混凝土结构中钢筋保护层厚度的检验方法[J].新疆有色金属, 2007 (04) :130-131.
[2]张又红, 刘丽芳, 孟令军.结构实体钢筋保护层厚度检测及控制[J].科技咨询导报, 2006, (08) :51-52.
[3]夏窈贞.万均平钥筋保护层的重要性及其在施工中的控制[J].冲国科技信息, 2009, (09) :118-119.
[4]杜少军, 马文昌.浅析钢筋保护层的作用机理及控制措施[J].中国建设信息, 2009. (12) :106-107.
[5]GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010
[6]GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范[S].
管道内防腐涂层厚度检测系统 篇8
目前在石油化工等行业生产中大量实用各种管道, 为了延长管道的使用寿命, 必须对管道内壁进行防腐处理, 通常采取表面涂覆漆膜的办法来达到防腐目的。漆膜的厚度和均匀程度直接关系到生产成本的高低和防腐效果。据不完全统计, 在我国东部油田企业, 每年由于管道腐蚀造成的经济损失已超过亿元, 可见提高防腐涂层质量具有重要的实际意义。因此可靠地检测防腐涂层的厚度和均匀度是防腐处理工作中必须解决的问题。为此, 国内外专家就防腐层的厚度测量问题进行大量的研究工作, 出现了射线法、超声波法、涡流法及电磁法等测量方法, 但对长度较大且直径小于准150mm管道内层厚度测量仍然是工程实践中的一个难题。本文介绍的检测系统是针对管道内防腐涂层厚度的测量, 实现了定点采样, 具有高精度、高稳定性等优点。该系统主要包括测量车、测量电路、驱动电路和控制及信息处理等部分。
2 测量车
测量时由测量车在管道内的单片机控制下实现行走运动, 进行定点测量。测量车包括驱动结构、集成装置、测量装置及定心装置等, 其结构如图1所示。
1.计程轮2.光电传感器3.电磁铁4.测厚传感器5.直流电机6.驱动轮7.车体
2.1 驱动机构
测量车的左右侧各装有一个直流驱动电机、一套传动机构和一对驱动轮。直流电机输出轴经一对斜齿轮减速后, 将运动传递给蜗杆转动, 蜗杆与蜗轮相啮合, 带动蜗轮转动, 实现第二级减速, 从而驱动同轴的驱动轮也同步转动。为了保证驱动轮与被检测管道内壁有足够的摩擦力, 并在一定范围内对不同的被测管径有较强的适应性, 在车体上另装有张紧装置。
2.2 计程装置
左侧驱动直流电机的一端装有计程轮, 它的外缘置于红外光电传感器的发送端与接收端之间, 当电机带动计程轮转动时, 光电传感器便发出截止与导通交替信号, 经整形后变为脉冲信号, 每个脉冲当量为0.2mm, 采用此计程装置可使测量车被较精确地定位在被测管道中。
2.3 测量装置
涂层厚度测量采取专用测量传感器, 它是整个测量系统的核心。该传感器基于磁法效应, 对铁磁性基体表面非磁性涂层的厚度实现测量[1]。传感器有开路磁芯的激磁线圈, 线圈两端由振荡器提供振幅和频率稳定的交流电源。当开路磁芯的两个磁极接触被测涂层表面时, 由于涂层厚度的不同, 磁回路产生的磁阻也不一致, 因而测量线圈中便产生不同的感应信号。根据此信号实现涂层厚度的测量。
测量车在被测管内行走时, 测厚传感器测头在弹簧作用下退至测量车内, 处于非测量状态。每当测量车行走5mm时, 测量车停止行走转为测量状态, 单片机发出控制命令接通磁铁, 通过弹簧片使测厚传感器测量端伸出测量车外, 并与被测管壁可靠接触, 使之转为测量状态, 测量值采样后控制电磁铁断电, 传速器测头退回。
2.4 定心装置
为确保测量车在工作中始终处于被测管道的中央, 测量车中左右各备有一个定心装置。该装置由三个等长的支撑杆及弹簧所组成, 支撑杆在弹簧的作用下以相同的角度张开, 根据被测管直径的不同, 支撑杆张开的角度也各异, 从而使测量车在同一管径中无论行进在任何位置, 测量传感器都与被测管壁等距, 以满足测量的精度要求。
3 测量和控制系统
3.1 信号采集及处理
图2是管道内涂层厚度的信号采集及处理系统图。
振荡器为涂层厚度传感器提供一个稳频稳伏的正弦波交流信号, 经功率放大后, 送至传感器的激磁线圈, 当涂层厚度变化时, 使传感器的测量线圈电感量也随之发生变化, 导致线圈两端电压变化, 完成了从非电量到电量的转换。经信号调理电路进行放大、滤波和电压-频率转换后, 送单片机T0和INT1端进行数据处理, 然后计算出对应测量点的涂层厚度值、最大涂层厚度值及最小涂层厚度值, 并判断是否合格。
3.2 控制与驱动电路
控制部分由以AT89C2051为主芯片的单片机系统来完成, 它除了完成数据采集和信号处理外, 还要对测量车进行前进、后退控制, 以及对电磁铁吸合与断开进行控制[2]。控制及驱动电路图如图3所示。
P1.1、P1.2口线控制电机旋转方向, 当P1.1=“1”、P1.2=“0”时电机正转, 而P1.1=“0”、P1.2=“1”时, 电机反转。同理, P1.3控制电磁铁的吸合与断开。逻辑电路可确保电机旋转时 (即测量车处于行走状态时) 处于非测量状态, 电磁铁不吸合;当测量车停止行走时, 电磁铁吸合进入测量状态[3]。
4 实验数据
在激磁电压为1V, 激磁频率为1350Hz情况下, 用标准膜作为涂层厚度进行试验, 膜厚与测量装置输出的电压关系见表1。
从表1可见, 传感器存在非线性, 为此在数据处理程序中, 根据测量装置输出电压采样值, 利用查表法确定涂层厚度。
5 结论
管道内防腐涂层厚度测量系统在大庆油建所实验基地长时间工作表明, 在管道长度200m, 管内径104~150mm范围内, 涂层厚度0~500μm之间, 行走速度5~8m/min时, 涂层厚度误差2~3μm, 达到预定的技术指标。由于该系统结构简单, 使用方便, 测量车行走灵活, 控制可靠, 因此有很大的实际应用价值。
摘要：在现代工业生产中, 管道内层防腐涂层厚度的检测一直占有重要地位, 针对当前存在的小口径长距离测量困难的问题, 开发研制了新型检测系统。该系统依据磁法效应, 利用单片机技术, 在软硬件配合下, 驱动测量车在管道内行走实现自动定点测量。实验结果表明, 该系统测量准确、数据可靠、精度高, 是一种在工业现场中实用的测量系统。
关键词：厚度,检测,MCU
参考文献
[1]姚广人.数字式涂层测厚仪[J].电子技术运用, 1991 (12) :16-18.
[2]郭强.单片微机系统实用教程[M].北京:电子工业出版社, 2010.
浅谈公路路面厚度检测试验方法 篇9
路面各结构层厚度的检测一般与压实度同时进行, 当用灌砂法进行压实度检查时, 可量取挖坑灌砂深度即为结构层厚度。当用钻芯取样法检查压实度时, 可直接量取芯样高度。结构层厚度也可以采用水准仪量测法求得, 即在同一测点量出结构层底面及顶面的高程, 然后求其差值。这种方法元需破坏路面, 测试精度高。目前, 国内外还有用雷达、超声波等方法检测路面结构层厚度。对于基层或砂石路面的厚度可用挖坑法测定, 沥青面层与水泥混凝土路面板的厚度应用钻孔法测定。下面路面厚度检测方法适用于路面各层施工完成后的厚度检验及工程交工验收检查使用。
1 目的与适用范围
本方法适用于路面各层施工完成后的厚度检验及工程交工验收检查使用。
2 仪具与材料
本方法根据需要选用下列仪具和材料:
1) 挖坑用镐、铲、凿`子、锤子、小铲、毛刷。
2) 取样用路面取芯钻机及钻头、冷却水。钻头的标准直径为φ100m m, 如芯样仅供测量厚度, 不作其他试验时, 对沥青面层与水泥混凝土板也可用直径φ50mm的钻头, 对基层材料有可能损坏试件时, 也可用直径φ150mm的钻头, 但钻孔深度均必须达到层厚。
3) 量尺:钢板尺、钢卷尺、卡尺。
4) 补坑材料:与检查层位的材料相同。
5) 补坑用具:夯、热夯、水等。
6) 其它:搪瓷盘、棉纱等。
3 方法与步骤
1) 基层或砂石路面的厚度可用挖坑法测定, 沥青面层及水泥混凝土路面板的厚度应用钻孔法测定。
2) 用挖坑法测定厚度应按下列步骤执行:
a.根据现行规范的要求, 按公路基路面现场测试随机选点的方法, 随机取样决定挖坑检查的位置。如为旧路, 该点有坑洞等到显著缺陷或接缝时, 可在其旁边检测。
b.选一块约定40cm×40cm的平坦表面作为试验地点, 用毛刷将其清扫干净。
c.根据材料坚硬程度, 选择镐、铲、凿子等适当的工具, 开挖这一层材料, 直至层位底面。在便于开挖的前提下, 开挖面积应尽量缩小, 坑洞大体呈圆形, 边开挖边将材料铲出, 置搪瓷盘中。
d.用毛刷将坑底清扫, 确认为下一层的顶面。
e.将钢板尺平放横跨于坑的两边, 用另一把钢尺或卡尺等量具在坑的中部位置垂直伸至坑底, 测量坑底至钢板尺的距离, 即为检查层的厚度, 以cm计, 准确至0.1cm。
3) 用钻孔样法测定厚度应按下列步骤执行:
a.根据现行规范的要求, 按公路路基路面随机取样选点的方法, 决定钻孔检查的位置。如为旧路, 该点有坑洞等显著缺陷或接缝时, 可在其旁边检测。
b.按试验一的方法用路面取芯钻机钻孔, 芯样的直径应符合要求, 钻孔深度必须达到层厚。
c.仔细取出芯样, 清除底面灰土, 找出与下层的分界面。
d.用钢板尺或卡尺沿圆周对称的十字方向四处量取表面至上下层界面的高度, 取其平均值, 即为该层的厚度, 准确至0.1cm。
4) 在施工过程中, 当沥青混合料尚未冷却时, 可根据需要, 随机选择测点, 用大改锥插入量取或挖坑量取沥青层的厚度 (必要时用小锤轻轻敲打) , 但不得使用铁镐等扰动四周的沥青层。挖坑后清扫坑边, 架上钢板尺, 用另一钢板尺量取层厚, 或用改锥插入坑内量取深度后用尺读数, 即为层厚, 以cm计, 准确至0.1cm。
5) 按下列步骤用取样层的相同材料填补试坑或钻孔:
a.适当清理坑中残留物, 钻孔时留下的积水应用棉纱吸干。
b.对无机结合料稳定层及水泥混凝土路面板, 应按相同配比用新拌的材料分层填补并用小锤压实。水泥混凝土中宜掺加少量快凝早强的外掺剂。
c.对无结合料粒料基层, 可用挖坑时取出的材料, 适当加水拌和后分层补填, 并用小锤压实。
d.对正在施工的沥青路面, 用相同级配的热拌沥青混合料分层填补并用加热的铁锤或热夯压实。旧路钻孔也可用乳化沥青混合料修补。
e.所有补坑结束时, 宜比原面层略鼓出少许, 用重锤或压路机压实平整。
f.补坑工序如有疏忽、遗留或补得不好, 易成为隐患而导致开裂, 因此, 所有挖坑钻孔均应仔细做好。
4 计算
1) 按式 (1) 计算实测厚度Tli与设计厚度Toi之差。
式中:Tli——路面的实测厚度 (cm) ;
Toi——路面的设计厚度;
ΔTi——路面实测厚度与设计度的差值 (cm) 。
2) 计算一个评定路段检测的厚度的平均值、标准差、变异系数, 并计算代表厚度。
3) 当为检查路面总厚度时, 则将各层平均厚度相加即为路面总厚度。
5 报告
路面厚度检测报告应列表填写, 并记录与计算之差, 不足设计厚度为负, 大于设计厚度为正。
摘要：在路面工程中, 各个层次的厚度是和道路整体强度密切相关的。在路面设计中, 不管是刚性路面, 还是柔性路面, 其最终要决定的, 都是各个层次的厚度, 只有在保证厚度的情况下, 路面的各个层次及整体的强度才能得到保证。除了能保证强度外, 严格控制各结构层的厚度, 还能对路面的标高起到一定的控制作用, 是一个非常重要的指标。文章重点介绍了适用于路面各层施工完成后的厚度检验及工程交工验收检查使用的检测方法。
关键词：公路路面,厚度,测试,方法
参考文献
混凝土厚度检测 篇10
关键词：冷连轧机,自动厚度控制,相对油膜厚度检测,油膜厚度补偿
0 引言
在冷轧带钢轧制生产中,带钢的纵向厚度(厚差)是其主要质量指标。冷连轧机支撑辊多采用油膜轴承,在影响带钢厚差的众多因素中,油膜厚度变化对AGC控制的影响不容忽视。在轧制过程中轧制速度的变化直接影响支承辊轴承的油膜厚度,进而引起板带材厚度的波动,产生厚度偏差,使带钢厚度精度降低。为了满足带钢厚度高精度和高成材率的要求,需根据检测出的油膜厚度变化量补偿液压压下量。文献[1]所研究的是中厚板轧机的油膜厚度补偿,由Reynolds式变形得到适合现场应用的修正模型。文献[2]采用小波分析的方法将油膜测试数据进行了误差溯源,剔除了测量结果中的干扰量。文献[3]给出了油膜厚度的一个计算式,但需要通过调试来确定3个相关参数。文献[4]建立了某1450冷连轧机油膜厚度数学模型,并根据各种转速下对应的缸位移数据拟合出该模型参数。文献[5]根据查表法进行油膜厚度补偿控制,取得了一定效果。如何更直观有效地进行油膜厚度补偿以满足冷轧更高轧制精度的要求,依然是需要解决的问题。
某公司1450mm五机架冷连轧机在未进行油膜补偿前,加减速时厚度波动较大,头尾超差段较长。本文对该轧机实施相对油膜厚度检测和补偿,分别在轧制力闭环条件下测量不同转速时的缸位移数据和在缸位移闭环条件下测量不同转速时的轧制力数据,利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法拟合出由相对量表达的模型参数,间接测量油膜厚度变化量,对油膜厚度进行适当补偿,有效缩短了头尾超差段的长度。相对油膜厚度模型是以轧制过程中某一工作点为基准的采用相对量表达的油膜厚度模型,它在工作点附近较之绝对油膜厚度模型更加直观有效,因此,更能准确地反映出轧制过程中油膜厚度随轧制力、缸位移和转速的变化关系,能更有效地提高油膜厚度补偿控制的效果。
1 油膜厚度检测原理
油膜厚度检测装置(如超声波反射检测装置、光纤检测装置等)价格昂贵,而且由于冷连轧机工况复杂、环境恶劣,导致检测装置的可靠性和工作寿命降低因此油膜厚度常常只能通过间接测量方法获得。文献[6]得到了油膜厚度Of与轧辊转速n和轧制力F的关系:
式中,α、β为模型系数,与轴承和轴颈的径向间隙、油的黏度等有关系。
转速和压力通过测速编码器和压力传感器得到。受油膜厚度变化影响的带钢厚度h的计算式为[7]
式中,S为缸位移;MP为轧机刚度;F0为辊缝校准时所选取的压靠力。
当空压靠时轧机内没有带钢,即h=0,故由式(2)可得
在缸位移恒定的情况下,令轧辊以两种不同的转速旋转,根据式(3)得
由式(4)、式(5)得
根据轧机刚度的定义有
由式(1)、式(7)可得油膜厚度的一个表达式:
再由式(6)得
由式(6)可见,缸位移相同、支撑辊速度不同时,油膜厚度Of的变化等于轧制力的变化与轧机刚度的比值。将对应于缸位移(空载辊缝)为0、转速为n0时的油膜厚度值定为相对油膜厚度零点值Of0。从式(8)可知,只要在n/(F0-MPS)=n0/F0条件下,其油膜厚度值必定等于油膜厚度的零点值Of0,这样就可以确定在其他缸位移下的油膜厚度值的参考零点,从而可以确定不同缸位移、不同转速下的相对油膜厚度值。相对油膜厚度的计算式为
2 实测缸位移数据分析
根据文献[5]所述的轧制力法相对油膜厚度检测原理进行空压靠实验压下工作方式切换到压力环,使轧辊压力逐步增大,分别在两侧各1MN、2MN、3MN、4MN、5MN的压力下对缸位移进行采样并记录。之后,分别在不同的速度下,重复上述过程,并记录所采集的数据。将测得的电机转速除以传动比即得到工作辊转速,经工作辊直径以及支撑辊直径转换后可得支撑辊转速,从而得到图1所示的实测数据。从图1可以看到,在压力一定时,相对油膜厚度的变化随着轧辊转速的变化而非线性变化。
3 实测轧制力数据分析
3.1 轧机刚度测试
进行数据采集时,两侧按如下顺序依次设定轧制力:0.5MN、1.0MN、1.5MN、2.0MN、2.5MN、3.0MN、3.5MN、4.0MN、4.5MN、5.0MN、5.5MN、5.0MN、4.5MN、4.0MN、3.5MN、3.0MN、2.5MN、2.0MN、1.5MN、1.0MN、0.5MN,同时对缸位移读数进行记录,得到图2所示不同轧制力和转速下的两侧实测缸位移曲线。
通过线性回归可以求出该机架操作侧和传动侧的轧机刚度分别为1999.01 kN/mm和1785.7kN/mm。
3.2 油膜厚度检测
压下工作方式切换到缸位移环,使缸位移逐步减小,分别在1200μm、800μm、400μm、0、-400μm的缸位移下,对轧辊压力进行采样并记录。之后,分别在不同的速度下,重复上述过程,并记录所采集的数据。
取轧机支撑辊转速n0=30r/min、缸位移(空载辊缝)S0=0时的油膜厚度定为参考零点(近似实际轧制条件),根据式(6)将各采样点的轧制力值减去该工作点处的压靠力值,除以轧机刚度即可得出各点的相对油膜厚度。根据式(10)可计算相对油膜厚度ΔOf,对所得油膜厚度进行数据拟合,得到图3所示不同转速和缸位移下的相对油膜厚度关系曲线。从图3可以看到,在缸位移一定时,相对油膜厚度的变化随着轧辊转速的变化而非线性变化。
4 油膜厚度补偿的实现
4.1 数据回归分析
为了得到式(10)中的参数值,需要将实测数据进行非线性参数模型参数估值,该模型参数估值是一个典型的非线性最小二乘问题算法在工程中应用非常有效,并且已经成为非线性最小二乘问题的标准;尤其在参数较少的情况下,L-M算法求解过程稳定,能得到满意的模型参数优化值,它既有高斯-牛顿法的快速收敛性,也有最速下降法的全局搜索特性,通过增加阻尼项,克服了高斯-牛顿法不能有效地处理奇异和非正定矩阵及对初始点要求比较苛刻的缺点,又具有类似于神经网络的特点,因此,在神经网络学习、非线性学习控制、信号处理等领域得到了广泛的应用[8,9,10]。
尽管L-M算法在参数初始值的选取范围上有所放宽,但为了加快收敛过程,仍然需要给出较为合理的参数初值。
本文应用该法对轧制力法相对油膜厚度检测公式[5]和式(9)进行相关参数拟合,拟合结果如表1、表2所示。
从上述结果可以看出,两种方法回归参数分散较大,这是由于Reynolds油膜厚度模型对于其中的α、β两个参数是二元非线性的。针对表1、表2可以进一步采用插值法得到连续的3维空间曲线。
4.2 冷轧带钢厚度控制系统结构
厚度控制系统存在测厚仪检测滞后问题,考虑油膜厚度补偿的厚度控制系统结构如图4所示,图4中,hc为设定带钢厚度,hf为测量带钢厚度,h为实际带钢厚度,ρ为加权系数,可在0.85到1之间取值。为了提高油膜厚度补偿精度,对轧机操作侧与传动侧均同时进行补偿,两侧的补偿量是相互独立的。
本文以某公司1450mm第5机架为例,说明油膜厚度补偿控制的原理和厚度控制的基本思想,其他机架油膜补偿控制方法与第5机架相同。图5a为未加油膜厚度补偿控制时第5机架的实测板厚曲线,图中,轧制过程中由于受升降速的影响,油膜厚度变化较大,因此带钢厚度变化较大,造成同带差较大。图5b为采用轧制力法油膜厚度补偿控制的第5机架实测板厚曲线,图5c为采用缸位移法油膜厚度补偿控制的第5机架实测板厚曲线。比较图5a、图5b、图5c可知,采用油膜补偿控制方法对改善升降速段的板厚精度有效,尤以缸位移法拟合控制效果更为显著。由于轧制过程中采用缸位移闭环,缸位移较轧制力更为稳定,因此缸位移法效果较好。
5 结论
(1)本文基于Reynolds式导出了油膜相对参数的缸位移检测方法,该方法能方便有效地检测出相对油膜厚度。
(2)在轧制力法和缸位移法检测数据的基础上,利用L-M算法拟合出由相对量表达的模型参数,实现了油膜厚度变化量的间接测量。
(3)在生产轧机上实际应用本文给出方法的实验结果表明,加减速段的板厚精度得到有效提高,头尾超差段长度减小,尤以缸位移法的补偿效果更为显著。
参考文献
[1]陈建华,张其生,李冰,等.中厚板轧机油膜厚度模型的研究[J].钢铁,2001,36(11):42-45.
[2]刘涛,王益群,王海芳,等.冷轧AGC静-动压轴承油膜厚度的分析与补偿[J].机床与液压,2005,23(8):62-66.
[3]李乐新,苏长青,赵群超,等.冷轧机补偿原理及其控制算法[J].沈阳航空工业学院学报,2006,23(4):32-35.
[4]陈东宁,姜万录,王益群,等.冷连轧机相对油膜厚度的测试与建模[J],润滑与密封,2007,32(9):77-80.
[5]方一鸣,李建,王海芳,等.油膜厚度补偿在冷连轧机自动厚度控制系统中的应用研究[J].冶金自动化,2006,23(6):41-44.
[6]唐谋凤.现代带钢冷连轧机的自动化[M].北京:冶金工业出版社,1995.
[7]王君,王国栋.各种压力AGC模型的分析与评价[J].轧钢,2001,18(5):51-54.
[8]Hagan M T,Menhai M B.Training FeedforwardNetworks with the Marquardt Algorithm[J].NeuralNetworks,1994,5(6):989-993.
[9]Chiu C S,Yang Y S.Improving Generalization ofMLPs with Sliding Mode Control and the Levenberg-Marquardt algorithm[J].Neurocomputing,2007,70(3):1342-1347.