Page 38 - 无损检测2023年第八期

陈冬冬, 等:

基于时间反转算法和归一化小波能量熵的套筒灌浆缺陷检测

图6 时间反转过程示意

套筒传播的超声波并记录为接收信号; ③ 对接收信
号进行时域反转, 先接收的信号后发射, 并将反转后
的信号由 PZT2再次发射; ④ PZT1 接收由套筒传

递过来的反演信号, 实现信号的时空聚焦。
已有的研究表明, 虽然灌浆料龄期越长强度越

高, 但套筒 7d 龄期后承载力可达最终承载力的
96% , 之后增长缓慢 [ 16 ] 。因此, 每一次灌浆养护7d

后对套筒超声信号进行采集。试验每种工况包含5
图4 试验装置的连接方式示意
个相同试件, 每个试件的采集信号按照“ 试件编号 -
扫频形式对黏贴到灌浆套筒上的 PZT 传感器进行
密实度工况 - 激励器 - 传感器” 进行编号, 如“ 1-50%-
激励, 扫频信号参数为: 起始频率, 1kHz ; 截止频 3-4 ” 表示1号试件50%灌浆程度下压电陶瓷传感器

率, 500kHz ; 信号幅值, 1V 。 3和4之间信号。需要说明的是, 试验进行过程中
扫频信号如图5所示, 图5 ( b ) 为图5 ( a ) 经过快 PZT 焊点短路, 导致1号试件进浆口和2号试件出
速傅里叶变换得到的频域图, 可以看出, PZT 传感 浆口传感器失效, 因此, 试验过程中只有8对传感器

器黏贴到套筒后, 其谐振频率为228.8kHz , 将该频 接收到有效信号。
率作为高斯激励信号式( 8 ) 中 的取值。
f c
3 试验结果与分析
3.1 接收信号波形

对5个试件的两个测点进行了3次重复采样,
取3次信号平均值作为原始信号, 4-100%-3-4时间
反转过程信号如图7所示, 由于试验包含5个重复
试件, 所有测点发射信号一致, 时间反转过程也相
同, 此处只给出4号套筒出浆口测点在满浆情况下

的时间反转过程信号时域图。
从图7可以看出, 激励信号是幅值为1V 的高

斯脉冲信号, 经过功率放大器放大后, 接收信号幅值

为0.0148V , 如图7 ( b ) 所示; 经过时间反转操作, 形
成时间反转信号, 如图 7 ( c ) 所示; 反演信号再次经
功率放大器放大后发射, 再次接收的信号如图7 ( d )

所示。可以看出, 图7 ( d ) 的信号在 t 为0.05s时刻
达到峰值, 同时, 信号接收点为初始信号发射点, 即
验证了时间反转算法在灌浆套筒中的时空聚焦特

图5 试验扫频信号 性。此外, 直接接收信号幅值为 0.0148V , 而经过

时间反转过程如图6所示, 具体为: ① 高斯脉 时间反转后的聚焦信号幅值达 0.274V , 即经过时

冲信号作为发射信号激励 PZT1 ; ② PZT2 接收由 间反转算法操作后信号幅值提高了25.4dB , 但噪声
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2023年 第45卷 第8期
无损检测