四川升拓钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪基本原理钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪基本原理本报告对应设备1、 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪（EDMA-I）便携型2、 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪（EDMA-I）标准型3、 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪（EDMA-I）加强型摘要:对于目前交通运输行业的迅速发展与不断完善，人类面临着越来越多的安全 隐患因此，交通安全项目与工程显得越来越重要那么，对于钢质护栏立柱埋深检测 的无损检测显得尤其重要下面是基于本公司研发的钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测 仪的原理进行解析，加强人们对于安全的预防关键字：钢制护栏立柱深埋检测主要检测原理主要类容：基于冲击弹性波的立柱埋深测试的基本原理与基桩的健全性测试相同， 即利用弹性波的反射特性，根据标定所得的弹性波波速，并通过立柱底部的反射时刻进 而推算立柱的长度及埋深在实际的测试中，可以利用1个频道的重复反射法测试，适 合短立柱的测试；也可以利用2个频道的单一反射法测试，适合长立柱的测试EDMA 中将这2种测试方法合并，采用的是2个通道的测试方法，只是在数据处理方式上加以区分单频道测试 双频道测试图2-2-1测试原理概要利用自动激振装置在柱头截面上发出一个脉冲信号，该脉冲信号在立柱的端面发生 反射。
通过对发射信号及反射信号的抽出，从而可以计算立柱长度及埋深激振传感器传感器）|激振信号|端面反射信号｛支柱端面］图2-2-2发射信号及反射信号1.1单一反射法利用首次反射信号，根据其传播时间按下式即可计算出立柱长度和埋深2-2-1)L = Ls + V - (T -T )/2其中，乙：为立柱长度，、:传感器与立柱顶部间距离Tr :反射波到达时刻，气:发振波到达时刻V :在立柱中的弹性波波速，在本系统中采用P波其波速可以通过下式计算或实测把立柱作为1维物体，其中传播的P波波速(2-2-2)其中，E为立柱材料（钢材）的弹性模量（杨氏模量），一般在200到210GPa之间P为立柱材料（钢材）的密度1.2重复反射法在立柱较短，弹性波衰减较小时，发振的弹性波会在立柱内重复反射此时，立柱 的长度按下式计算：L = V T/2 （2-2-3）其中，T :在立柱中弹性波1个往返所需的时间，可以通过FFT，MEM等频谱分析 的方法来确定1.3 V的取值可以看出，V是测试立柱埋深时非常重要的参数我们对多种立柱材料的V进行了 测试测试时采用空置方式以提高测试精度，其结果如表2-2-1所示，可以看出，不同 材料之间的P波波速变化较小。
同时，我们也用理论值进行了对比（表2-2-2）表2-2-1空置立柱检测结果一览表编号测试地点长度（m）测定波速1山东2.1505.1612云南1.8755.1313云南1.8755.1254四川2.0205.1025四川2.5005.1356北京2.0005.083表2-2-2 理论波速及实测波速（单位：km/s）弹性模量E密度P理论VP实测范围VP200Gpa7800kg/m35.065.08—5.16210Gpa5.19可以看出，实测值与理论值吻合得很好但是，当立柱埋入土中时，由于土体的约 束等原因，我们发现其P波速度略有提高因此，在EDMA的各项测试中，如无特别说 明，立柱中的弹性波P波波速均取为5.18km/s当然，在实测之前，对立柱的波速进行 标定也是有益的系统组成概要2.1概要在EDMA系统中，包括硬件和软件2大部分表2-2-3系统一■览表项目内容包括的关键技术主要功能硬件部分仪器主机测试信号的放大、A/D转换等笔记本电脑现场测试、数据保存等加速度传感器振动信号的转换激振系统冲击弹性波自由振动抑制技术激励产生高质量的信号软件部分测试系统现场测试数据及现场数据处理解析系统频谱分析与相关分析技术高精度反射信号抽取及分析技术自由振动消减软件处理方法测试结果的智能判断技术数据处理2.2硬件组成简介1）仪器主机图2-2-3仪器主机仪器主机的主要功能为信号放大和A/D转换的功能，其相关参数叙述如下:表2-2-4仪器主机相关参数功能主要参数信号放大（放大器）灵敏度切换：3档切换（1/10/100倍）灵敏度设定与范围：设定：3位数字开关，范围：0.03〜999pC/m/s2灵敏度精度：±1.5%以内环境温度温度：-10〜40°C 湿度：20〜80%RHA/D转换最高分辨率：16Bit 最大米集频率：500KHz最大采集点数：20000个环境温度：0°C〜40°C相对湿度：30%RH〜85%RH信号输入范围：±10V2）加速度传感器加速度传感器选用了轻量（＜3g）的压电式传感器，利用特制的磁性卡座固定在立 柱的侧壁。
图2-2-4加速度传感器及其固定3) 激振系统本部分主要是利用自动激振系统激励产生冲击弹性波信号，具有抑制打击声在立柱 内部产生共鸣，保证激振信号均一性的特点该装置由自动激振控制器及激振器两部分 组成，并具有以下机能：(1) 有效地防止激振时产生打击声响，避免内部空腔的共鸣；(2) 可以有效地抑制激振后的残留振动；因此，本系统可以大大提高激振信号的质量和信噪比，为本设备中的重要组成部分图2-2-5激振控制器 图2-2-6激振器表2-2-5自动激励装置规格激振控制器固定装置及激振器驱动电源激振时间监视指示激振方式共鸣消声装置DC12v充电电池可调LED显示电磁/IC驱动专用橡胶帽2.3软件组成简介EDMA的软件包括两个，即POL_PCCSTS和POL_SANTS其中，POL_PCCSTS用于现场 测试和解析，具备数据采集、分析、保存等功能POL_SANTS则用于对测试数据的解析POL_PCCSTS和POL_SANTS具有相同的解析机能，所不同的是POL_PCCSTS只能用于 安装有AD卡驱动软件的计算机上，并需要有加密狗才可运行而POL_SANTS则可以运 行在任何装有Windows操作系统的计算机上。
本系统的软件构成及解析流程如下图输入立柱的基本信息/测试设定信号采集：波形的显示/保存预备解析：信号的降噪处理对象解析：根据高精度频谱分析推算立柱长度根据相关反射分析推算立柱长度立柱长度的智能化判断/本次测试结果显示t最优化判定：各测试次结果的统计处理/离散分析/最优化图2-2-7测试、解析流程图详细的操作方法请参见EDMA使用手册防患于未然，只有我们不断的提高科学技术，才能更好地应对社会的进步与发展。