實驗名稱：鋼-混凝土組合結構界面損傷檢測技術

　　研究方向：無損檢測

　　測試目的：

　　針對MASW方法的界面损伤方法，开展了系统的理论分析、试验研究和参数分析，提出了完整的测试流程。研究成果可进一步完善鋼-混组合结构無損檢測技术，可用于指导MASW方法的实际工程应用。

　　測試設備：ATA-2041高壓放大器、采集卡、示波器、任意函數波形發生器。

　　實驗過程：

圖：MASW試驗檢測系統

　　搭建MASW檢測系統，MASW檢測系統的硬件核心爲激勵源和傳感器兩部分，主要目的是激發頻率成分豐富的表面波並被傳感器陣列采集，選型標准需根據理論分析結果確定，其它硬件需要圍繞激勵源和傳感器進行選擇。檢測系統的軟件部分包括信號采集存儲和數據處理，其中信號采集需根據實際使用的設備有針對性地進行處理。

　　對于壓電陶瓷激勵，初期比選激勵信號時需要使用任意函數波形發生器生成激勵信號，同時由于信號發生器電壓較�。�還需電壓放大器放大信號。本研究采用任意函數波形發生器和ATA-2041電壓放大器，二者配合可産生頻率500kHz以內，電壓200V以內的任意信號。

　　依据不同的界面剥离缺陷的模拟方式，设计多组试验，以鋼板厚度、界面剥离缺陷的平面尺寸和深度3個因素作爲研究變量，分別采用以力錘(自動力錘)和壓電陶瓷作爲激勵，以壓電陶瓷、超聲探頭、高頻加速度傳感器爲振動傳感器，開展系統的試驗研究。

圖：缺陷区频散曲线对比

　　實驗結果：

　　1、在理论研究方面，总结了影响鋼-混凝土组合结构频散特性的两个主要因素：鋼板厚度与混凝土弹性模量，并通过参数分析，对比了胶结区和脱粘区频散特性的差异。研究结果表明，胶结区在低频段具有体现混凝土Rayleigh波速的平台段，脱粘区整体波速随频率降低而减�。�且胶结区波速普遍高于脱粘区，尤其在胶结区的平台段部分差异最为明显。参照MASW方法在勘探领域应用的研究成果，确定了该方法应用于鋼-混凝土组合结构界面脱粘检测的阵列布置长度和阵列间距的依据。

　　2、在設備選型方面，本研究搭建了多通道高頻數據同步采集系統，爲後續開展基于MASW方法的試驗研究提供了硬件基礎。此外，開發了配套的數據采集和分析系統，開展了系統的軟件調試工作。在此基礎上，進一步開展了系統的激勵源和傳感器的優化選型試驗，確定了最優的激勵方案和傳感器的型號，爲後續試驗研究提供了豐富的測試手段，以適應不同條件下的檢測要求。

　　3、在试验研究方面，设计了多组试验构件，考察了缺陷长度、深度、缺陷模拟方式、鋼板厚度等因素对检测结果的影响，系统分析了缺陷区边界定位和阵列长度与间距对结果的影响，总结了一套完整的检测流程。检测流程如下：

　　(1)根據理論上的明顯速度差異範圍、膠結區頻率與波長的關系及目標缺陷最小分辨率共同確定陣列長度，建議在保證陣列長度小于膠結區理論頻散曲線的平台段所對應的最大波長的一半的前提下，盡可能地取目標缺陷最小分辨率的2-4倍長度；

　　(2)根據設備情況確定通道數，盡可能在3通道以上，當信號質量較差時，需要盡可能多地布置傳感器；

　　(3)試測並調整參數，通過標定試驗驗證測試系統的有效性和測試精度，獲得缺陷區與非缺陷區的標准頻散曲線；

　　(4)開始檢測並時刻關注頻散曲線的變化，結合標准頻散曲線判斷缺陷是否出現，移動陣列，確定缺陷邊界；

　　(5)測量結束，完成測試數據頻散特性分析，確定缺陷區域範圍。

　　安泰ATA-2041電壓放大器：

圖：ATA-2041電壓放大器指标参数

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　　本文實驗案例參考自知網論文《基于MASW的鋼-混凝土組合結構界面損傷檢測技術》