Page 87 - 无损检测2024年第九期

郭华杰，等：

声源音色辨识技术在钢管混凝土检测中的应用

图 15 塔楼钢管混凝土柱密实位置声波曲线 图 16 塔楼钢管混凝土柱的锤击 mfcc10max 特征图
表6 塔楼钢管混凝土柱的锤击mfcc10max特征值数据统计
序号 状态 锤击力/N mfcc10max特征值 mfcc10max特征值均值
1 空洞 0.35~0.55 0.48
1 000~1 100
2 密实 −0.8~−0.3 −0.59
mfcc10max特征值为-1~-0. 5，均值为-0. 72；而 初步判定该位置有空洞缺陷。
有空洞钢管混凝土在空洞位置锤击声导纳中 （2）对侧边空洞钢管混凝土，通过距空洞径向

mfcc10max特征值为-0. 4~0. 4，均值为-0. 23~ 弧长大于68 mm区域的锤击声， 无法探测到空洞。
0. 1，即 mfcc10max 特征值大于 -0. 4，均值大 （3）现场 钢管混 凝土 结构锤 击声导 纳中

于-0. 23时，即可逆向初步判定该锤击位置有空洞 mfcc10max特征值不大于-0. 59时，可认为是密实
或脱空缺陷，提高了空洞检测的效率，为后续空洞检 状态，反之可能有空洞存在。
测打下了基础。而从空洞径向弧长超过68 mm的邻
参考文献：
近区域的锤击声导纳中无法识别空洞，计算得到的
mfcc10max特征值与密实钢管混凝土的一致。 [1] 胡曙光，丁庆军. 钢管混凝土[M]. 北京：人民交通出版
在对现场塔楼钢筋混凝土检测后发现，由于 社，2007．
[2] 刘家兴，黄树荣. 560 m大跨径钢管混凝土拱桥拱肋灌
采集条件和实际空洞状态的区别，空洞位置的
注技术及质量检测[J]. 公路，2023，68（9）：223-228．
mfcc10max特征值较室内试验指标要大，但与密实
[3] 鱼江英，董向前，张峰，等. 用于钢管混凝土防脱粘检
状态的特征值有明显区别，且密实状态的特征值与 测的新技术[J]. 公路，2018，63（1）：89-93．
室内试验指标几乎一致，说明了此指标在现场钢管 [4] 吕乃刚. 钢管混凝土粘结脱落检测研究[D]. 天津：天津
混凝土空洞检测中的适用性。 大学，2012．
mfcc10max特征值能表征空洞的物理本质是： [5] HOLA J，SADOWSKI L，SCHABOWICZ K．
空洞的存在改变声压的同时也产生了不同的泛音， Nondestructive identification of delaminations in concrete
floor toppings with acoustic methods[J]. Automation in
同时空洞的大小也改变了不同泛音与基音的混合比
Construction，2011，20（7）：799-807．
例，即组合形成了音色，从而让人耳感受了锤击声的
[6] XUE J Q，BRISEGHELLA B，CHEN B C．Effects of
不同，并将其具体化成相应的音色指标。 debonding on circular CFST stub columns[J]. Journal of
Constructional Steel Research，2012，69（1）：64-76．
6 结论
[7] NA W B，KUNDU T．EMAT-based inspection
对多个不同工况和类型的钢管混凝土用力锤锤 of concrete-filled steel pipes for internal voids and
击，并采集锤击声和锤击力，计算得到锤击声导纳， inclusions[J]. Journal of Pressure Vessel Technology，
2002，124（3）：265-272．
提取108维mfcc音色特征并做相关性分析，得到以
[8] 叶跃忠. 混凝土脱粘对钢管混凝土中、低长柱性能的影
下结论。
响[J]. 铁道建筑，2001，41（10）：2-5．
（1）对侧边空洞钢管混凝土，当锤击声导纳中 [9] 姜绍飞，许丕元，陈维. 钢管混凝土结构的损伤检测方

提取得到的mfcc10max特征值大于-0. 4时， 可逆向 (下转第68页)
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测