[发明专利]评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测系统和方法

权利要求书

1.一种评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测系统，其特征在于：包括激振系统和信号采集处理系统，所述激振系统包括与被检测介质耦合的金属杆件（1），若被检测介质是岩石类材料，利用钻机在被检测介质上钻出与金属杆件（1）直径相适应的孔，保证金属杆件（1）接入岩石材料内部能与周围介质紧密接触；若被检测介质是胶凝材料，将金属杆件（1）直接预埋进被检测介质模具内部；金属杆件（1）为中空管或带通槽（5）的杆件，金属杆件（1）的中空部或通槽（5）内装有频率传感器（3），频率传感器（3）的引线（4）从所述金属杆件（1）的一端伸出连接至所述信号采集处理系统，所述金属杆件（1）的另一端从所述被检测介质伸出形成外露端，激振系统还包括用于敲击所述外露端的激振锤（2）；

所述信号采集处理系统包括：用于采集频率传感器（3）传递的波形信号的信号采集模块，用于识别有效波形信号并计算对应频率值的信号处理模块，用于根据频率值和预存的频率-强度关系函数获得介质强度的结果输出模块，用于存储信号采集模块、信号处理模块、结果输出模块中数据的存储模块。

2.一种评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：包括如下各步骤：

步骤1：选择或加工检测用的金属杆件（1），使得金属杆件（1）是中空管或带通槽（5）的杆件；金属杆件（1）的中空部或通槽（5）用于频率传感器（3）沿杆身的布设以及导线的引出；

步骤2：在金属杆件（1）的中空部或通槽（5）内布设用于采集振动信号的频率传感器（3）；频率传感器（3）的引线（4）从金属杆件（1）的一端伸出连接至信号采集处理系统；

步骤3：金属杆件（1）与被检测介质进行耦合：若被检测介质是岩石类材料，利用钻机在被检测介质上钻出与金属杆件（1）直径相适应的孔，保证金属杆件（1）接入岩石材料内部能与周围介质紧密接触；若被检测介质是胶凝材料，将金属杆件（1）直接预埋进被检测介质模具内部；上述两种情况均应保证金属杆件（1）的非引线端从所述被检测介质伸出形成外露端；

步骤4：振动信号检测：

步骤401：将布设在金属杆件（1）内部的频率传感器（3）与信号采集处理系统相连接；

步骤402：根据实际检测情况，设定检测参数；

步骤403：在被检测介质不同的工况下，利用激振锤（2）敲击金属杆件（1）的外露端；激振锤（2）敲击方向即激振方向与频率传感器（3）振动方向一致，以保证信号有效性；

步骤5：利用信号采集处理系统中的信号采集模块和信号处理模块识别有效波形并计算出对应的频率值；

步骤6：根据植入系统内部的频率-损伤度/强度关系，结果输出模块给出介质的强度值并根据换算公式计算出损伤度，式中为损伤度；为试件无损/原始/设计强度；为采用本方法的实测强度。

3.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述金属杆件（1）是两侧带通槽（5）的锚杆。

4.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述步骤402中的检测参数是采样频率或信号触发门槛值。

5.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述步骤403中的不同的工况是指：岩石材料受扰动损伤或胶凝材料的养护条件、时间发生变化。

6.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述步骤2中采用的频率传感器（3）与所述金属杆件（1）的连接关系是一次性固定或可拆式固定。

7.根据权利要求6所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述一次性固定为粘接，所述可拆式固定是磁铁吸附连接。

8.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述步骤3的中金属杆件（1）的外露端的长度为5cm至10cm。

9.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述步骤4中的振动信号检测为多次重复执行。

10.根据权利要求2所述的评价岩石及胶凝类材料损伤情况的检测方法，其特征在于：所述频率传感器（3）是应变片或光栅光纤。