【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置及方法，屬于土木工程及無損檢測領域。
技術介紹
1、現有成像方法通過沿樁基內部聲測管移動超聲換能器，基于不同高程超聲換能器一發一收的透射信號，實現樁基缺陷及材料性能的表征與成像。然而，現有換能器高程及信號發收均依靠人工控制，導致超聲透射信號的采集沿高程方向不夠精確、密集，樁基缺陷的成像分辨率低，無法發現毫米級以內的缺陷，對施工控制、竣工驗收、運行維護的指導意義低。同時基于目前的成像技術，僅能檢測到換能器探頭涉及的檢測范圍內是否存在損傷，無法實現損傷的定位與量化。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置及方法，能夠實現損傷的定位與量化，使得檢測效果更直觀、精確，提升了檢測效率。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：
3、一種用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，包括樁基、聲測管以及換能器，在樁基內腔中沿著軸向方向在內壁對稱布設聲測管，聲測管內分別安裝一個換能器，還包括控制終端，其通過電纜線同時與換能器、示波器以及信號發生器實現電連接；控制終端內含計距裝置；
4、在聲測管的開口端安裝換能器穩定環，換能器穩定環的中心軸線與聲測管的中心軸線同軸，當換能器使用時，其插設在匹配的換能器穩定環內，換能器穩定環的夾持構件實現換能器的穩固夾持，當換能器結束使用時，按壓換能器穩定環的夾持構件，換能器從換能器穩定環中抽出；
5、作為本專利技術的進一步優選，所述換能器穩定環包括呈環形柱狀結構的封裝外殼，定義封裝外殼位于環形孔洞內的圓周壁為內壁，則封裝外殼位于外部的圓周壁為外壁；
6、在封裝外殼的內壁以中心軸線為對稱線，對稱開設沿著中心軸線方向分布的滑輪伸縮孔，滑輪伸縮孔對應的封裝外殼頂部殼體上開設滑輪控制孔，每個滑輪伸縮孔內均安裝兩組相對布設的滑輪結構，兩組滑輪結構之間形成固定滑輪滑移的空間，夾持構件與滑輪結構連接，從滑輪控制孔處伸出，位于封裝外殼上對稱布設的兩個夾持構件之間形成夾持換能器的空間；
7、作為本專利技術的進一步優選，每組滑輪結構均包括固定滑輪、滑軌、上固定桿、下固定桿以及縱向位移控制桿，封裝外殼的內壁與外壁之間連接滑軌、上固定桿以及下固定桿，且滑軌、上固定桿以及下固定桿由封裝外殼頂部至底部均沿著封裝外殼徑向順次布設；
8、縱向位移控制桿位于上固定桿與下固定桿之間，縱向位移控制桿通過縱向彈簧組與下固定桿連接，且縱向位移控制桿的兩端與內壁或者外壁均不接觸；縱向位移控制桿與上固定桿之間形成彈性變形空間；
9、固定滑輪中心套設在連接桿上，夾持構件呈u型結構設置，其開口端罩設在固定滑輪外部，開口端與相鄰連接桿的端部通過中心軸連接，同時通過定位螺母固定；夾持構件靠近封閉端的側壁設置滑桿，滑桿同樣沿著封裝外殼徑向方向分布；
10、所述定位螺母在主體構造的頂部向外突出形成角狀卡齒，上固定桿朝向縱向位移控制桿的圓周壁上設有三角卡齒，且三角卡齒均靠近內壁設置；
11、當滑輪結構嵌入滑輪伸縮孔內時，滑桿與對應的滑軌連接，定位螺母置于縱向位移控制桿與上固定桿之間形成的彈性變形空間內；
12、作為本專利技術的進一步優選，定位螺母相對封裝外殼內壁的位置與橫向彈簧的一端連接，橫向彈簧的另一端與封裝外殼內壁連接；
13、固定滑輪的輪面沿著整個圓周內嵌電纜固定槽，用于嵌入電纜線；
14、作為本專利技術的進一步優選，所述控制終端包括封裝箱，在封裝箱內腔頂部安裝電氣控制箱；
15、在封裝箱內通過螺栓固定絞盤前支架以及絞盤后支架，所述絞盤前支架與絞盤后支架均為方形隔板；絞盤架設在絞盤前支架與絞盤后支架上，且絞盤中心插設固定電機的電機軸；
16、封裝箱內腔底部安裝電源，封裝箱內腔靠近電氣控制箱的頂部安裝計距裝置；
17、作為本專利技術的進一步優選，定義封裝箱朝向外部的一側為前表面，其相對布設的另一側即為后表面，在前表面上靠近頂部位置對稱開設限位孔，用于穿設換能器的電纜線；在前表面每個限位孔的下方安裝換能器收納腔，用于收納收回的換能器；
18、在絞盤前支架上對稱固定內部bnc接頭，兩個內部bnc接頭同時與絞盤連接，在封裝箱后表面靠近底部位置對稱設置bnc母頭接口，用于連接換能器的電纜線；兩個bnc母頭接口之間設置品字接口，用于電源供電；
19、封裝箱頂部內嵌可觸摸式顯示屏，與位于封裝箱內部的電氣控制箱電連；
20、絞盤上設置接線管道，電纜線通過接線管道與內部bnc接頭連接；
21、作為本專利技術的進一步優選，所述計距裝置包括v形輪以及編碼器，v形輪的v型槽用于卡設由bnc母頭接入的電纜線，電纜線通過v形輪與對應的內部bnc接頭連接；
22、編碼器固定在v形輪上，v形輪旋轉的圈數通過編碼器記錄；
23、采用所述用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置的方法，具體包括以下步驟：
24、步驟s1：安裝裝置內各構件，選取兩個換能器，分別為換能器a以及換能器b，將換能器a、換能器b分別通過換能器穩定環固定在對應聲測管管口處，調節換能器穩定環，將換能器a以及換能器b卡緊；
25、步驟s2：將換能器a的電纜線穿設控制終端后與信號發生器相連，將換能器b的電纜線穿設控制終端后與示波器相連；
26、步驟s3：啟動控制終端，將其高程校正歸零，電機控制絞盤，換能器a以及換能器b以x?m/s的速度在聲測管內沿著軸線方向向樁基底部下放；
27、步驟s4：計距裝置運行過程中每下放y?mm，均通過編碼器向信號發生器傳遞觸發電信號，向示波器傳遞接收電信號，信號發生器收到觸發電信號后向換能器a發射信號v(t)，示波器收到接收電信號后，通過換能器b接收并自動保存接收信號v’(t)，根據兩個聲測管之間的距離、發射信號v(t)以及接收信號v’(t)確定的首波到達時間t，確定測線波速p直至測段內所有預設距離均測量完畢；
28、步驟s5：切換聲測管，將換能器b的電纜線穿設控制終端后與信號發生器相連，將換能器a的電纜線穿設控制終端后與示波器相連；重復步驟s3-步驟s4，直至所有測段測量完畢；
29、步驟s6：在每個測線上選取三個點，包括中點以及兩個端點，并將通過步驟s5獲取的測線波速p賦予測點，兩個端點處波速取經過對應端點的波速平均值；
30、步驟s7：將每個測點與其相鄰測點的波速值進行三維線性插值，并最終成像；
31、作為本專利技術的進一步優選，步驟s1中換能器穩定環的夾持步驟具體包括：
32、步驟s11：將換能器a或者換能器b插設在換能器穩定環中心孔洞內，輕推同一個聲測管內兩個夾持構件的封閉端，定位螺母的角狀卡齒與上固定桿的三角卡齒咬合，此時換能器a或者換能器b穩固在換能器穩定換中心孔洞內；
33、步驟s12：本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，包括樁基、聲測管以及換能器，在樁基內腔中沿著軸向方向在內壁對稱布設聲測管，聲測管內分別安裝一個換能器，其特征在于：還包括控制終端，其通過電纜線同時與換能器、示波器以及信號發生器實現電連接；控制終端內含計距裝置；
2.根據權利要求1所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：所述換能器穩定環包括呈環形柱狀結構的封裝外殼，定義封裝外殼位于環形孔洞內的圓周壁為內壁，則封裝外殼位于外部的圓周壁為外壁；
3.根據權利要求2所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：每組滑輪結構均包括固定滑輪、滑軌、上固定桿、下固定桿以及縱向位移控制桿，封裝外殼的內壁與外壁之間連接滑軌、上固定桿以及下固定桿，且滑軌、上固定桿以及下固定桿由封裝外殼頂部至底部均沿著封裝外殼徑向順次布設；
4.根據權利要求3所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：定位螺母相對封裝外殼內壁的位置與橫向彈簧的一端連接，橫向彈簧的另一端與封裝外殼內壁連
5.根據權利要求1所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：所述控制終端包括封裝箱，在封裝箱內腔頂部安裝電氣控制箱；
6.根據權利要求5所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：定義封裝箱朝向外部的一側為前表面，其相對布設的另一側即為后表面，在前表面上靠近頂部位置對稱開設限位孔，用于穿設換能器的電纜線；在前表面每個限位孔的下方安裝換能器收納腔，用于收納收回的換能器；
7.根據權利要求6所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：所述計距裝置包括V形輪以及編碼器，V形輪的V型槽用于卡設由BNC母頭接入的電纜線，電纜線通過V形輪與對應的內部BNC接頭連接；
8.采用權利要求4或7所述用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置的方法，其特征在于：步驟S1中換能器穩定環的夾持步驟具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，包括樁基、聲測管以及換能器，在樁基內腔中沿著軸向方向在內壁對稱布設聲測管，聲測管內分別安裝一個換能器，其特征在于：還包括控制終端，其通過電纜線同時與換能器、示波器以及信號發生器實現電連接；控制終端內含計距裝置；
2.根據權利要求1所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：所述換能器穩定環包括呈環形柱狀結構的封裝外殼，定義封裝外殼位于環形孔洞內的圓周壁為內壁，則封裝外殼位于外部的圓周壁為外壁；
3.根據權利要求2所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：每組滑輪結構均包括固定滑輪、滑軌、上固定桿、下固定桿以及縱向位移控制桿，封裝外殼的內壁與外壁之間連接滑軌、上固定桿以及下固定桿，且滑軌、上固定桿以及下固定桿由封裝外殼頂部至底部均沿著封裝外殼徑向順次布設；
4.根據權利要求3所述的用于樁基超聲成像的換能器高程精確控制與自動化采集裝置，其特征在于：定位螺母相對封裝外殼內壁的位置與橫向彈簧的一端連接，橫向彈簧的另一端與封...
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