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    重庆时时彩怎么推算: 基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置及方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201510143898.2

    申请日:

    2015.03.30

    公开号:

    CN104698087A

    公开日:

    2015.06.10

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01N 29/04申请公布日:20150610|||发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01N 29/04申请公布日:20150610|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 29/04申请日:20150330|||公开
    IPC分类号: G01N29/04 主分类号: G01N29/04
    申请人: 河海大学常州校区
    发明人: 陈媛; 韩庆邦; 成锦; 殷澄; 贾静; 姜学平; 朱昌平
    地址: 213022江苏省常州市晋陵北路200号
    优先权:
    专利代理机构: 南京纵横知识产权代理有限公司32224 代理人: 董建林
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510143898.2

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2018.06.08|||2018.05.25|||2015.07.08|||2015.06.10

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置,包括信号激励???、信号采集???、信号处理??楹拖允居肱卸??;信号采集??榘ǚ⑸浠荒芷骱徒邮栈荒芷髡罅?;混凝土结构的外表面设有滑杆,滑杆与钢绞线设于同一水平面,且两者相互平行;发射换能器、接收换能器阵列分别与滑杆相对滑动连接。本发明还公开了一种基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测方法,由回波信号构造的递归矩阵具有结构的振动特性,结合奇异熵算法对递归矩阵进行计算处理,得到递归奇异熵,用其判定孔道中浆体剥离尺寸大小。本发明能有效地实现对桥梁、建筑物等混凝土结构的质量检测及维护工作,可靠性高,有利于实际的推广及应用。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置,包括设于混凝土结 构中的孔道,所述孔道内设有钢绞线;其特征在于,还包括依次信号连接的: 信号激励???、信号采集???、信号处理??楹拖允居肱卸??;
    所述信号采集??榘ǚ⑸浠荒芷骱徒邮栈荒芷髡罅?,接收换能器阵列由 若干接收换能器一字排列组成;
    所述混凝土结构的外表面还设有滑杆,滑杆与所述钢绞线设于同一水平面, 且两者相互平行;所述发射换能器、接收换能器阵列分别与滑杆相对滑动连接;
    信号激励??榧だ⑸浠荒芷鞣⑸涑觳庑藕?,接收换能器阵列同时 采集多路信号,传输至信号处理???,信号处理??榻杉降幕夭ㄊ萁?融合,并用递归奇异熵方法进行处理,将结果传输给显示与判定???,显示与 判定??榻⒏鞑饬康愕莨槠嬉祆赜肴毕莸暮疾⑹涑稣故?。

    2.  根据权利要求1所述的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装 置,其特征在于,所述接收换能器阵列包括8个接收换能器,对称且等间距分 布在所述发射换能器的左右两边。

    3.  根据权利要求1所述的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装 置,其特征在于,所述信号处理??榘ㄒ来瘟拥脑怂惴糯笃?、高速A/D转 换器、高速控制单元、数据存储单元、信息融合单元和递归奇异熵算法单元。

    4.  基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测方法,其特征在于,包括 如下步骤:
    步骤一:信号激励??椴蠊β事龀逍藕?,激励发射换能器;
    步骤二:信号采集??橹械姆⑸浠荒芷鞣⑸溆糜诩觳饣炷两峁沟某?检测信号,接收换能器阵列接收回波信号,并传输至信号处理???;
    步骤三:信号处理??槎越邮栈荒芷髡罅薪邮盏降幕夭ㄐ藕沤胁裳?、量 化及存储处理;
    步骤四:采用步进方式同步移动发射换能器和接收换能器阵列,重复步骤 二、三,直至完成整个被测混凝土结构检测区域的检测工作;
    步骤五:信号处理??槎越邮栈荒芷髡罅胁杉降幕夭ㄊ萁腥诤?,并 用递归奇异熵方法进行处理,将结果传输给显示与判定???;
    步骤六:显示与判定??榻⒏鞑饬康愕莨槠嬉祆赜肴毕莸暮?,递归 奇异熵最大的地方代表无缺陷,和其他比较,熵差越大,说明剥离横向尺寸越 大,依此判定孔道浆体是否存在剥离现象以及剥离程度。

    5.  根据权利要求4所示的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测方 法,其特征在于,步骤五的具体处理方法如下:
    设单个接收换能器接收到的回波信号经采样得到序列其中N为全 部采样点数,将整个接收换能器阵列接收到的回波信号进行融合,每个接收换 能器接收到的回波信号作为行向量,由此构成的延迟矩阵如下式所示:
    X = x 1 ( 1 ) x 1 ( 2 ) . . . x 1 ( N ) x 2 ( 1 ) x 2 ( 2 ) . . . x 2 ( N ) · · · · · . . . · · · · x 8 ( 1 ) x 8 ( 2 ) . . . x 8 ( N ) ]]>
    其中xi(n)表示第i个传感器在第n个采样点的值;
    为根据回波信号重构得到的状态向量,由接收换能器阵列接收到的回 波信号被融合后构成的延迟矩阵可以直接得到即延迟矩阵的每一列;
    计算递归矩阵,如下式:
    Rij=θ(ε-||xi-xj||),i,j=1,2,…,N       (2)
    其中ε表示阈值参数,||·||表示范数,θ(·)表示Heaviside函数,其表达式如 下:
    θ ( x ) = 0 , x 0 1 , x > 0 - - - ( 3 ) ]]>
    根据奇异值分解的理论,对递归矩阵进行分解:
    Rij=USV    (4)
    其中矩阵S为对角阵,且主对角线元素为λi,i=1,2,…,l;
    奇异熵被定义为:
    E = Σ i = 1 n ΔE i - - - ( 5 ) ]]>
    其中ΔEi表示奇异熵在阶次i处的增量,可以通过下式计算得到:
    ΔE i = - σ i log σ i = - ( λ i / Σ i = 1 n λ i ) log ( λ i / Σ i = 1 n σ i λ i ) - - - ( 6 ) . ]]>

    说明书

    说明书基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置及方法
    技术领域
    本发明涉及一种基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置,还涉 及一种基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测方法,属于超声波检测及 分析技术领域。
    背景技术
    预应力混凝土桥梁在国内外应用极其广泛,但高强钢绞线在水喝空气的作 用下极易腐蚀,因而对钢绞线的防腐?;ぞ统闪司龆ㄇ帕耗途眯杂氚踩缘墓?键性因素之一。当灌浆不密实,及浆体存在剥离缺陷时,水和空气的进入使得 处于高度张拉状态的钢绞线发生腐蚀,造成承载能力下降,埋下突发性安全隐 患。及时发现和修复预应力孔道浆体剥离缺陷的检测技术的应用显得尤为重要。
    传统的检测方法都具有一定的局限性,常见的检测方法有:
    (1)钻芯、钻孔检测法:由于其客观性强,其作用无法替代。但该方法属 于局部破损检测方法,由于其工作量大、效率低、费用较高、容易对构件及预 应力钢束造成损伤等因素,此法不适合大面积应用;
    (2)基于放射线的检测方法:伽马射线、X光、中子等都有较强的穿透性 和直线性,根据其在传播过程中的衰减特性可以了解检测对象的不均质性。在 预应力孔道浆体剥离程度检测中,基于放射线的检测方法的优点在于成像较为 直观,分辨力较高。但该类方法的测试设备较为庞大,测试费用高,效率低且 有一定的危险性,目前在国内应用很少。
    (3)电磁波雷达法:电磁波遇到障碍物会发生反射,雷达就是利用电磁波 的这个特性工作的。然而,雷达应用于预应力孔道浆体剥离程度检测存在较大 的局限性,首先是其无法适用于铁皮波纹管,其次是受配筋的影响大,漏测现 象十分普遍。
    (4)液体渗透法:零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后, 在毛细管作用下,经过一段时间,渗透液可以渗透进表面开口缺陷中;经去除 零件表面多余的渗透液后,再在零件表面施涂显像剂,同样,在毛细管的作用 下,显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液,渗透液回渗到显像剂中,在一定的光 源下,缺陷处的渗透液痕迹被现实,从而探测出缺陷的形貌及分布状态。但是, 渗透检测只能检出表面开口缺陷,但对埋藏缺陷或闭合型表面缺陷无法检出, 而且检测工序多、速度慢、材料较贵、成本较高,并且有些材料易燃有毒。
    我们知道,混凝土结构是一种非均质、多孔、组成结构复杂、分散性极大 的各向异性复合材料,并且混凝土结构(如大坝、桥梁)体积庞大、结构复杂,声 波在混凝土中传播时,如遇有结块空腔等内部缺陷,就会被这些结构散射,产 生带有物体内部结构的声学特性信息的回波信号,采集并处理这些回波信号, 可以得到混凝土的内部结构信息。但是,混凝土本身的特性,使得高频波段在 其中的衰减较大,而且,波在混凝土中传播的指向性也较差,同时,在日常检 测中会伴有随机噪声的影响,因此目前的检测装置及方法检测的准确度及精度, 还都无法达到工程要求,实测中经常出现漏判、误判。
    发明内容
    本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种基于递归奇异熵的预 应力孔道浆体剥离度检测装置及方法,通过递归奇异熵值的大小判断混凝土结 构中孔道浆体是否存在剥离现象,并确定剥离程度,能实现精确、实用、经济 的无损检测。
    为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:基于递归奇异熵的预应力 孔道浆体剥离度检测装置,包括设于混凝土结构中的孔道,所述孔道内设有钢 绞线;还包括依次信号连接的:信号激励???、信号采集???、信号处理???和显示与判定???;
    所述信号采集??榘ǚ⑸浠荒芷骱徒邮栈荒芷髡罅?,接收换能器阵列由 若干接收换能器一字排列组成;
    所述混凝土结构的外表面还设有滑杆,滑杆与所述钢绞线设于同一水平面, 且两者相互平行;所述发射换能器、接收换能器阵列分别与滑杆相对滑动连接;
    信号激励??榧だ⑸浠荒芷鞣⑸涑觳庑藕?,接收换能器阵列同时 采集多路信号,传输至信号处理???,信号处理??榻杉降幕夭ㄊ萁?融合,并用递归奇异熵方法进行处理,将结果传输给显示与判定???,显示与 判定??榻⒏鞑饬康愕莨槠嬉祆赜肴毕莸暮疾⑹涑稣故?。
    进一步的,所述接收换能器阵列包括8个接收换能器,对称且等间距分布 在所述发射换能器的左右两边。信号采集??椴捎靡环⒍嗍辗绞?,同时采集多 路信号进行处理,剥离缺陷在不同方位对信号的反射效果不同,这样可以更准 确的获取缺陷信息。
    进一步的,所述信号处理??榘ㄒ来瘟拥脑怂惴糯笃?、高速A/D转换 器、高速控制单元、数据存储单元、信息融合单元和递归奇异熵算法单元。
    基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测方法,包括如下步骤:
    步骤一:信号激励??椴蠊β事龀逍藕?,激励发射换能器;
    步骤二:信号采集??橹械姆⑸浠荒芷鞣⑸溆糜诩觳饣炷两峁沟某?检测信号,接收换能器阵列接收回波信号,并传输至信号处理???;
    步骤三:信号处理??槎越邮栈荒芷髡罅薪邮盏降幕夭ㄐ藕沤胁裳?、量 化及存储处理;
    步骤四:采用步进方式同步移动发射换能器和接收换能器阵列,重复步骤 二、三,直至完成整个被测混凝土结构检测区域的检测工作;
    步骤五:信号处理??槎越邮栈荒芷髡罅胁杉降幕夭ㄊ萁腥诤?,并 用递归奇异熵方法进行处理,将结果传输给显示与判定???;
    步骤六:显示与判定??榻⒏鞑饬康愕莨槠嬉祆赜肴毕莸暮?,递归 奇异熵最大的地方代表无缺陷,和其他比较,熵差越大,说明剥离横向尺寸越 大,依此判定孔道浆体是否存在剥离现象以及剥离程度。
    步骤五的具体处理方法如下:
    设单个接收换能器接收到的回波信号经采样得到序列其中N为全 部采样点数,将整个接收换能器阵列接收到的回波信号进行融合,每个接收换 能器接收到的回波信号作为行向量,由此构成的延迟矩阵如下式所示:
    X = x 1 ( 1 ) x 1 ( 2 ) . . . x 1 ( N ) x 2 ( 1 ) x 2 ( 2 ) . . . x 2 ( N ) . . . . . . . . . . . . x 8 ( 1 ) x 8 ( 2 ) . . . x 8 ( N ) - - - ( 1 ) ]]>
    其中xi(n)表示第i个传感器在第n个采样点的值;
    为根据回波信号重构得到的状态向量,由接收换能器阵列接收到的回 波信号被融合后构成的延迟矩阵可以直接得到即延迟矩阵的每一列;
    计算递归矩阵,如下式:
    Rij=θ(ε-||xi-xj||),i,j=1,2,…,N      (2)
    其中ε表示阈值参数,||·||表示范数,θ(·)表示Heaviside函数,其表达式如 下:
    θ ( x ) = 0 , x 0 1 , x > 0 - - - ( 3 ) ]]>
    根据奇异值分解的理论,对递归矩阵进行分解:
    Rij=USV        (4)
    其中矩阵S为对角阵,且主对角线元素为λi,i=1,2,…,l;
    奇异熵被定义为:
    E = Σ i = 1 n Δ E i - - - ( 5 ) ]]>
    其中ΔEi表示奇异熵在阶次i处的增量,可以通过下式计算得到:
    Δ E i = - σ i log σ i = - ( λ i / Σ i = 1 n λ i ) log ( λ i / Σ i = 1 n σ i λ i ) - - - ( 6 ) . ]]>
    与现有技术相比,本发明所达到的有益效果:采用超声波进行检测,能够 实现精确、实用、经济的无损检测;通过对回波信号的处理得到混凝土孔道压 浆情况,由回波信号构造的递归矩阵具有结构的振动特性,结合递归奇异熵算 法对递归矩阵进行计算处理,以此提取出混凝土结构内部信息,从而通过递归 奇异熵值大小判断混凝土结构中孔道浆体是否存在剥离现象以及确定剥离程 度,这一方法能够更有效地对桥梁或建筑等混凝土结构进行质量检测和维护, 有利于实际的推广及使用。
    附图说明
    图1是本发明提供的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置的 结构示意图。
    图2是本发明提供的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置的 电路原理框图。
    图3是图1中信号处理??榈牡缏吩砜蛲?。
    图4是本发明提供的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测方法的 信号流程图。
    图中:1、混凝土结构;2、发射换能器;3、接收换能器阵列;4、滑杆;5、 孔道;6、钢绞线。
    具体实施方式
    下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明 本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的?;し段?。
    如图1所示,基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检测装置的结构示 意图?;炷两峁怪性ち粲锌椎?,孔道内沿孔道中心轴线穿设钢绞线?;炷?结构的外表面设有滑杆,滑杆与钢绞线相互平行设置,且两者处于同一水平面 内。发射换能器、接收换能器阵列分别与滑杆相对滑动连接,接收换能器阵列 由8个接收换能器组成,8个接收换能器对称且等间距分布在发射换能器的左右 两边。
    如图2所示,是本发明提供的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检 测装置的电路原理框图。包括信号采集???,依次信号连接的:信号激励???、 信号采集???、信号处理??楹拖允居肱卸??。
    信号采集??橛煞⑸浠荒芷骱徒邮栈荒芷髡罅凶槌?。
    如图3所示,信号处理??榘ㄒ来瘟拥脑怂惴糯笃?、高速A/D转换器、 高速控制单元、数据存储单元、信息融合单元和递归奇异熵算法单元。
    信号激励??榧だ藕挪杉?橹械姆⑸浠荒芷鞣⑸涑觳庑藕?,接 收换能器阵列同时采集多路信号,传输至信号处理???,信号处理??榻杉?到的回波数据进行融合,并用递归奇异熵方法进行处理,将结果传输给显示与 判定???,显示与判定??榻⒏鞑饬康愕莨槠嬉祆赜肴毕莸暮疾⑹涑稣?示。
    如图3所示,是本发明提供的基于递归奇异熵的预应力孔道浆体剥离度检 测方法的信号流程图?;诘莨槠嬉祆氐脑びα椎澜灏攵燃觳夥椒ò?如下步骤:
    步骤一:信号激励??椴蠊β事龀逍藕?,激励发射换能器;
    步骤二:信号采集??橹械姆⑸浠荒芷鞣⑸溆糜诩觳饣炷两峁沟某?检测信号,接收换能器阵列接收回波信号,并传输至信号处理???;
    步骤三:信号处理??槎越邮栈荒芷髡罅薪邮盏降幕夭ㄐ藕沤胁裳?、量 化及存储处理;
    步骤四:采用步进方式同步移动发射换能器和接收换能器阵列,重复步骤 二、三,直至完成整个被测混凝土结构检测区域的检测工作;
    步骤五:信号处理??槎越邮栈荒芷髡罅胁杉降幕夭ㄊ萁腥诤?,并 用递归奇异熵方法进行处理,将结果传输给显示与判定???;
    具体处理方法如下:
    设单个接收换能器接收到的回波信号经采样得到序列{x(i)}iN=1,其中N为全 部采样点数,将整个接收换能器阵列接收到的回波信号进行融合,每个接收换 能器接收到的回波信号作为行向量,由此构成的延迟矩阵如下式所示:
    X = x 1 ( 1 ) x 1 ( 2 ) . . . x 1 ( N ) x 2 ( 1 ) x 2 ( 2 ) . . . x 2 ( N ) . . . . . . . . . . . . x 8 ( 1 ) x 8 ( 2 ) . . . x 8 ( N ) - - - ( 1 ) ]]>
    其中xi(n)表示第i个传感器在第n个采样点的值;
    为根据回波信号重构得到的状态向量,由接收换能器阵列接收到的回 波信号被融合后构成的延迟矩阵可以直接得到即延迟矩阵的每一列;
    计算递归矩阵,如下式:
    Rij=θ(ε-||xi-xj||),i,j=1,2,…,N      (2)
    其中ε表示阈值参数,||·||表示范数,θ(·)表示Heaviside函数,其表达式如 下:
    θ ( x ) = 0 , x 0 1 , x > 0 - - - ( 3 ) ]]>
    根据奇异值分解的理论,对递归矩阵进行分解:
    Rij=USV           (4)
    其中矩阵S为对角阵,且主对角线元素为λi,i=1,2,…,l。
    奇异熵被定义为:
    E = Σ i = 1 n Δ E i - - - ( 5 ) ]]>
    其中ΔEi表示奇异熵在阶次i处的增量,可以通过下式计算得到:
    Δ E i = - σ i log σ i = - ( λ i / Σ i = 1 n λ i ) log ( λ i / Σ i = 1 n σ i λ i ) - - - ( 6 ) . ]]>
    步骤六:显示与判定??榻⒏鞑饬康愕莨槠嬉祆赜肴毕莸暮?,递归 奇异熵最大的地方代表无缺陷,和其他比较,熵差越大,说明剥离横向尺寸越 大,依此判定孔道浆体是否存在剥离现象以及剥离程度。
    以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通 技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变 形,这些改进和变形也应视为本发明的?;し段?。

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    基于 递归 奇异 预应力 孔道 剥离 检测 装置 方法
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