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近十年来我国建筑业发展迅速,从商品房到地铁、大型桥梁建设,都在各个城市持续高速展开。因为具有承载力高、施工噪声低、振动低和工程造价低的特点,各种灌注桩或地下连续墙等深基础形式在这些工程中被普遍采用。成孔检测对建筑安全具有重要意义,可以防患于未然,同时也能提供重要参数,指导施工过程。目前常见的成孔检测手段有两种:接触式仪器组合法和超声波检测法。由于超声检测盲区的存在,超声波法只能检测直径大于0.8m的孔,对于直径小于该值的孔无法进行有效的检测。
小口径钻孔超声检测仪的实现需要克服两个问题:检测盲区和探头姿态测量。对于收发合置应用的换能器,在发射脉冲信号的激励下,会产生一定的拖尾,在大尺度声学测量应用中这种拖尾可以被忽略,但是在短距离声学测量应用中,回波信号会淹没在激励信号的拖尾之中,导致测量盲区的加大。为了提高超声波的短距离测量能力,本文提出了一种只需要简单的设计驱动信号的波形就能明显抑制拖尾的幅度,从而减小盲区的方法,并将该方法同常见的并联负载电阻抑制拖尾的方法进行了比较,结果表明本文提出的方法可以在不降低发射响应和接收灵敏度的情况下明显改善盲区。然后,对这种半波抵消法进行了扩展,调整半波叠加信号频率和幅度,对不同频率不同幅度的半波信号的抵消效果进行了比较。
小口径孔槽的垂直度一般较差,超声探头下放时可能会发生触壁,使得探头内换能器波束方向发生改变,运动轨迹不垂直于地平面,测量结果也就不正确了。为了应对这种情况,必须对探头进行三维姿态测量。根据系统对精度和成本等方面的要求,选用了磁罗盘配合倾角传感器的方案,并对其进行了硬件搭建和调试,得到了测量数据。对于建筑工地环境复杂,磁罗盘等电子测量装置可能误差较大的情况,采用光学方法克服电磁干扰的影响,并对该方法进行了实验验证。