基于超声导波法隧道锚杆锚固质量检测研究
发布时间：2022-11-03 22:39
锚杆锚固技术在隧道工程中得到广泛应用,锚杆的锚固长度及密实度等锚固质量问题关系着隧道结构的安全,而现有的检测方法都存在一定的局限性。超声导波对杆状物的检测效果较好,非常适宜用于锚杆锚固质量检测。然而,在现有的研究成果中,对传播特性影响因素的考虑不够贴近实际,数据分析方法还很难满足检测需求。因此,研究导波的影响因素和分析方法,对导波在隧道锚杆中的实际应用具有重要意义。本文围绕锚杆长度和锚固密实度展开研究,分析了导波传播速度和衰减在各种影响因素下的变化情况,提出了导波信号处理新技术,构建了基于超声导波的隧道锚杆锚固质量无损检测新方法。主要研究内容及结论如下:通过对比分析证明,平滑伪Wigner-Ville分布能量法计算精度高,能够一定程度上免疫噪声干扰。现场检测结果显示,锚固状态和锚固长度对导波传播速度无影响,不同类型锚杆中的导波速度不同。根据导波传播时间和速度计算锚杆长度和缺陷位置,计算结果的误差小于5%,对螺纹中空锚杆和螺纹钢筋锚杆计算精度极高,计算光面钢筋锚杆的长度时,精度有所下降。通过实际应用检验,基于经验模态分解小波阈值降噪法可以有效提高导波信号的信噪比,同时保留信号能量和波形信...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 锚杆锚固质量检测技术研究现状
1.2.1 锚杆检测技术的发展现状
1.2.2 超声导波在锚杆检测中的研究现状
1.3 研究目的及主要内容
第2章 超声导波检测隧道锚杆的实验原理与方法
2.1 磁致伸缩超声导波检测原理
2.2 导波模态和频率的选择
2.3 依托工程及实验装置
2.4 实验试件
2.4.1 长度及缺陷位置试验试件
2.4.2 锚固密实度试验试件
2.4.3 试件制作及施工
2.5 本章小结
第3章 超声导波对锚杆长度及缺陷定位检测
3.1 锚固长度及缺陷位置检测理论基础
3.2 导波传播时间计算方法研究
3.2.1 起跳点法和峰值点法
3.2.2 平滑伪WIGNER-VILLE分布能量法
3.2.3 传播时间计算方法对比分析
3.3 导波传播速度影响因素分析
3.3.1 不同锚固状态对导波速度的影响
3.3.2 不同锚杆类型对导波速度的影响
3.3.3 不同检测距离对导波速度的影响
3.4 长度及缺陷位置检测精度分析
3.5 本章小结
第4章 锚固密实度检测信号处理技术研究
4.1 锚固密实度信号处理研究背景
4.2 经验模态分解降噪
4.2.1 经验模态分解的基本概念
4.2.2 经验模态分解降噪的原理
4.3 小波阈值降噪
4.3.1 小波变换基本理论
4.3.2 小波阈值滤波原理
4.4 基于经验模态分解小波软阈值降噪
4.4.1 基于经验模态分解小波软阈值降噪原理
4.4.2 基于经验模态分解小波软阈值降噪在导波中的应用
4.5 降噪算法验证分析
4.6 本章小结
第5章 超声导波法对锚固密实度的检测研究
5.1 超声导波锚固密实度检测原理
5.1.1 超声导波衰减原理
5.1.2 导波衰减分析方法
5.2 导波在锚杆中的衰减分析
5.2.1 导波衰减参数计算
5.2.2 不同锚固介质对导波衰减的影响
5.2.3 不同锚杆类型对导波衰减的影响
5.2.4 不同锚固密实度对导波衰减的影响
5.3 锚固密实度分析方法
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁致伸缩机理的锚杆无损检测系统设计[J]. 孙晨光,王明明,孙晓云. 中国矿业. 2018(03)
[2]基于Wigner-Ville分布的焊缝特征导波信号分析方法[J]. 许桢英,刘欢,万东燕,洪红. 中国测试. 2017(09)
[3]平滑伪Wigner-Ville变换的地震面波到达时间提取[J]. 王茹,李环,刘欣. 沈阳理工大学学报. 2016(03)
[4]基于不同经验模态分解的小波软阈值ECG去噪研究[J]. 赫彬,白艳萍,张雅婷. 数学的实践与认识. 2016(06)
[5]基于CEEMD的地震数据小波阈值去噪方法研究[J]. 王姣,李振春,王德营. 石油物探. 2014(02)
[6]Gabor变换与双线性时频分布的时频结构[J]. 金银燕,于凤芹. 计算机工程与应用. 2011(25)
[7]基于LabVIEW的便携式锚杆长度检测系统开发[J]. 何存富,武颖,吴斌. 实验力学. 2010(06)
[8]锚杆锚固质量电磁法检测的理论研究[J]. 刘道涵,汤型正,胡祥云. 人民长江. 2010(15)
[9]磁致伸缩导波技术在锚杆检测中的应用研究[J]. 刘洋,项占琴,唐志峰. 机电工程. 2010(06)
[10]低强度锚固体养护时间和频率对导波速度的影响[J]. 陈兴长,崔鹏,ZOU D H,朱颖彦. 四川大学学报(工程科学版). 2010(01)
博士论文
[1]经验模态分解及其在水声信号处理中的应用[D]. 杨宏.西北工业大学 2015
[2]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
[3]锚固系统质量的无损检测与智能诊断技术研究[D]. 许明.重庆大学 2002
硕士论文
[1]基于模态分解的MEMS矢量水听器信号去噪及应用[D]. 赫彬.中北大学 2017
[2]超声导波在拱桥吊杆中传播特性的研究[D]. 巩国培.浙江大学 2017
[3]复合材料T形接头损伤监测方法研究[D]. 邵会学.南京航空航天大学 2015
[4]超声导波在锚杆锚固质量检测中的应用研究[D]. 马洁腾.太原理工大学 2013
[5]磁致伸缩导波管道无损检测数字信号处理关键技术[D]. 郑国军.浙江大学 2013
[6]高频超声导波在锚杆锚固体系中传播特性的研究[D]. 杨冠林.太原理工大学 2011
[7]磁致伸缩纵向模态导波信号处理关键技术研究[D]. 王飞.浙江大学 2011
本文编号：3700758
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 锚杆锚固质量检测技术研究现状
1.2.1 锚杆检测技术的发展现状
1.2.2 超声导波在锚杆检测中的研究现状
1.3 研究目的及主要内容
第2章 超声导波检测隧道锚杆的实验原理与方法
2.1 磁致伸缩超声导波检测原理
2.2 导波模态和频率的选择
2.3 依托工程及实验装置
2.4 实验试件
2.4.1 长度及缺陷位置试验试件
2.4.2 锚固密实度试验试件
2.4.3 试件制作及施工
2.5 本章小结
第3章 超声导波对锚杆长度及缺陷定位检测
3.1 锚固长度及缺陷位置检测理论基础
3.2 导波传播时间计算方法研究
3.2.1 起跳点法和峰值点法
3.2.2 平滑伪WIGNER-VILLE分布能量法
3.2.3 传播时间计算方法对比分析
3.3 导波传播速度影响因素分析
3.3.1 不同锚固状态对导波速度的影响
3.3.2 不同锚杆类型对导波速度的影响
3.3.3 不同检测距离对导波速度的影响
3.4 长度及缺陷位置检测精度分析
3.5 本章小结
第4章 锚固密实度检测信号处理技术研究
4.1 锚固密实度信号处理研究背景
4.2 经验模态分解降噪
4.2.1 经验模态分解的基本概念
4.2.2 经验模态分解降噪的原理
4.3 小波阈值降噪
4.3.1 小波变换基本理论
4.3.2 小波阈值滤波原理
4.4 基于经验模态分解小波软阈值降噪
4.4.1 基于经验模态分解小波软阈值降噪原理
4.4.2 基于经验模态分解小波软阈值降噪在导波中的应用
4.5 降噪算法验证分析
4.6 本章小结
第5章 超声导波法对锚固密实度的检测研究
5.1 超声导波锚固密实度检测原理
5.1.1 超声导波衰减原理
5.1.2 导波衰减分析方法
5.2 导波在锚杆中的衰减分析
5.2.1 导波衰减参数计算
5.2.2 不同锚固介质对导波衰减的影响
5.2.3 不同锚杆类型对导波衰减的影响
5.2.4 不同锚固密实度对导波衰减的影响
5.3 锚固密实度分析方法
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁致伸缩机理的锚杆无损检测系统设计[J]. 孙晨光,王明明,孙晓云. 中国矿业. 2018(03)
[2]基于Wigner-Ville分布的焊缝特征导波信号分析方法[J]. 许桢英,刘欢,万东燕,洪红. 中国测试. 2017(09)
[3]平滑伪Wigner-Ville变换的地震面波到达时间提取[J]. 王茹,李环,刘欣. 沈阳理工大学学报. 2016(03)
[4]基于不同经验模态分解的小波软阈值ECG去噪研究[J]. 赫彬,白艳萍,张雅婷. 数学的实践与认识. 2016(06)
[5]基于CEEMD的地震数据小波阈值去噪方法研究[J]. 王姣,李振春,王德营. 石油物探. 2014(02)
[6]Gabor变换与双线性时频分布的时频结构[J]. 金银燕,于凤芹. 计算机工程与应用. 2011(25)
[7]基于LabVIEW的便携式锚杆长度检测系统开发[J]. 何存富,武颖,吴斌. 实验力学. 2010(06)
[8]锚杆锚固质量电磁法检测的理论研究[J]. 刘道涵,汤型正,胡祥云. 人民长江. 2010(15)
[9]磁致伸缩导波技术在锚杆检测中的应用研究[J]. 刘洋,项占琴,唐志峰. 机电工程. 2010(06)
[10]低强度锚固体养护时间和频率对导波速度的影响[J]. 陈兴长,崔鹏,ZOU D H,朱颖彦. 四川大学学报(工程科学版). 2010(01)
博士论文
[1]经验模态分解及其在水声信号处理中的应用[D]. 杨宏.西北工业大学 2015
[2]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
[3]锚固系统质量的无损检测与智能诊断技术研究[D]. 许明.重庆大学 2002
硕士论文
[1]基于模态分解的MEMS矢量水听器信号去噪及应用[D]. 赫彬.中北大学 2017
[2]超声导波在拱桥吊杆中传播特性的研究[D]. 巩国培.浙江大学 2017
[3]复合材料T形接头损伤监测方法研究[D]. 邵会学.南京航空航天大学 2015
[4]超声导波在锚杆锚固质量检测中的应用研究[D]. 马洁腾.太原理工大学 2013
[5]磁致伸缩导波管道无损检测数字信号处理关键技术[D]. 郑国军.浙江大学 2013
[6]高频超声导波在锚杆锚固体系中传播特性的研究[D]. 杨冠林.太原理工大学 2011
[7]磁致伸缩纵向模态导波信号处理关键技术研究[D]. 王飞.浙江大学 2011
本文编号：3700758
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