基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法及设备

1.本技术实施例涉及建筑技术领域，尤其涉及用于基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法及设备。


背景技术：

2.预应力钢筋束是放置在混凝土构件的内部，预应力钢筋束是在直径为30mm至100mm的钢筋束管道中放置的几根钢筋绳索，预应力钢筋束与钢筋束管道之间存在缝隙，外部的混凝土通过缝隙处填充进钢筋束管道中，待混凝土硬化后，外部的应力会施加在预应力钢筋束上。需要说明的是，以上情况是在缝隙处充满混凝土时，外部应力才会施加在预应力钢筋束上，当缝隙处没有填满混凝土时，外部应力会作用在空隙处，从而造成受力不均匀，使得对应的建筑物存在一定的安全隐患，因此，需要对填充完成后的预应力钢筋束管道进行空隙的检测。但目前的检测方法需要在建筑物的表面进行开凿检测，这样对建筑物会造成一定的损坏，后续需要进行填充修补，检测过程较为麻烦，检测效率低下。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法及设备，无需对建筑物的表面进行开凿处理，能够进行无损检测，检测过程较为简便，有助于提高检测效率。
4.本技术第一方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法，包括：
5.确定检测断面；
6.向所述检测断面发射超声波信号，并收集回弹波数据；
7.根据所述回弹波数据生成初始图像；
8.修正所述回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；
9.根据所述抗阻系数和所述初始图像生成所述检测断面的目标图像，所述目标图像为所述检测断面中预应力钢筋束管道内部的图像；
10.通过所述目标图像确定所述预应力钢筋束管道内部混凝土的填充情况。
11.可选的，所述向所述检测断面发送超声波信号，并收集回弹波数据包括：
12.在所述检测断面上标注若干个个检测点；
13.在所述若干个检测点上确定一个目标检测点和若干个其他检测点；
14.通过所述目标检测点向所述检测断面发送超声波信号，并在所述若干个其他检测点收集所述回弹波数据。
15.可选的，所述修正所述回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数，包括：
16.根据第一公式计算得到不同材料的抗阻系数；
17.所述第一公式为：
[0018][0019]
其中，为在时间序列下原始弹性波信号函数；为通过希尔伯特变换后得到的瞬时振幅包络时间序列函数，p是方程中奇异积分的主值。
[0020]
可选的，所述根据所述回弹波数据生成初始图像，包括：
[0021]
根据第二公式计算得到每一个像素点的延迟时间，将所述检测断面所在位置的图像当作由若干个像素点组成的集合；
[0022]
所述第二公式为：
[0023][0024]
其中，xe为放置在所述目标检测点的超声波发射器，xr为放置在所述其他检测点上的超声波接收器，x为检测断面区域的横坐标，z为检测断面区域的纵坐标，t为超声波从表面传播到像素点的垂直距离需要的时间，t
*
为像素点的延迟时间，c为超声波的波速；
[0025]
根据第三公式计算得到检测断面区域的区域面积；
[0026]
所述第三公式为：
[0027][0028]
其中，s(xe，xrt)为超声波脉冲接收函数，δ(t
*
(t，xe，xr，x，z))为超声波脉冲发射函数；
[0029]
所述初始图像定义为由若干个像素点的集合；
[0030]
根据第四公式计算得到初始像素矩阵；
[0031]
所述第四公式为：
[0032][0033]
其中，a(x
′e，x
′r，x，z)为变迹因子，即为相对于发射或接收脉冲信号的入射点或反射点位置发散度的函数；
[0034]
根据所述初始像素矩阵生成所述初始图像。
[0035]
可选的，所述根据所述抗阻系数和所述初始图像生成所述检测断面的目标图像，包括：
[0036]
将所述初始像素数值代入所述第一公式计算得到所述目标图像的像素矩阵；
[0037]
计算公式为：
[0038]
[0039]
其中，为原始脉冲信号数据的初始像素矩阵，为通过希尔伯特变换后得到的瞬时振幅包络的目标像素矩阵。
[0040]
根据所述目标像素矩阵生成所述目标图像。
[0041]
可选的，所述通过所述目标图像确定所述预应力钢筋束管道内部混凝与的填充情况，包括：
[0042]
获取所述目标图像中图像颜色；
[0043]
确定图像颜色区间，所述图像颜色区间与不同的材料对应；
[0044]
通过所述图像颜色和所述图像颜色区间确定所述预应力钢筋束管道内混凝土的填充情况。
[0045]
可选的，所述在所述若干个检测点上确定一个目标检测点和若干个其他检测点，包括：
[0046]
确定所述目标检测点的位置；
[0047]
在与所述目标检测点相距有预设间隔的位置设定所述其他检测点，所述若干个其他检测点之间等间距设置。
[0048]
本技术第二方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测设备，包括：
[0049]
第一确定模块，用于确定检测断面；
[0050]
发射收集模块，用于向所述检测断面发射超声波信号，并收集回弹波数据；
[0051]
第一生成模块，用于根据所述回弹波数据生成初始图像；
[0052]
修正模块，用于修正所述回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；
[0053]
生成模块，用于根根据所述抗阻系数和所述初始图像生成所述检测断面的目标图像，所述目标图像为所述检测断面中预应力钢筋束管道内部的图像；
[0054]
第二确定模块，用于通过所述目标图像确定所述预应力钢筋束管道内部混凝土的填充情况。
[0055]
本技术第三方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测装置，包括：处理器、存储器、输入输出单元以及总线；
[0056]
所述处理器与所述存储器、所述输入输出单元以及所述总线相连；
[0057]
所述存储器保存有程序，所述处理器调用所述程序以执行如第一方面及第一方面中任一项所述方法。
[0058]
本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行时执行如第一方面及第一方面中任一项所述方法。
[0059]
从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
[0060]
本技术基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法中，首先确定检测断面；然后向检测断面发射超声波信号，并收集回弹波数据；并根据回弹波数据生成初始图像，并修正回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；在获取到不同材料的抗阻系数之后，接着根据抗阻系数和初始图像生成检测断面的目标图像，目标图像为检测断面中预应力钢筋束管道内部的图像；然后通过目标图像就可进一步确定预应力钢筋束管道内部混凝土的填充情况。通过上述方法对预应力钢筋束管道内部进行检测时，通过分析回弹波数据，并生成对应的图像，在图像上即可观察得到预应力管道内部的混凝土的填充情况，无需对建筑
物的表面进行开凿处理，进而能够进行无损检测，且检测过程较为简便，有助于提高检测效率。
附图说明
[0061]
图1为本技术基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法的一个实施例示意图；
[0062]
图2为预应力钢筋束管道砂浆填充缺陷图；
[0063]
图3为检测断面及检测点编号示意图；
[0064]
图4为本技术基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法的另一个实施例示意图；
[0065]
图5为超声波脉冲信号发射与接收示意图；
[0066]
图6为初始图像成像算法示意图；
[0067]
图7为目标图像示意图；
[0068]
图8为本技术基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测设备的一个实施例示意图；
[0069]
图9为本技术基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测装置的一个实施例示意图。
具体实施方式
[0070]
目前的检测方法需要在建筑物的表面进行开凿检测，这样对建筑物会造成一定的损坏，后续需要进行填充修补，检测过程较为麻烦，检测效率低下。
[0071]
基于此，本技术提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法及设备，无需对建筑物的表面进行开凿处理，能够进行无损检测，检测过程较为简便，有助于提高检测效率。
[0072]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0073]
本技术的方法可以应用于服务器终端或者其它具备逻辑处理能力的设备，对此，本技术不作限定。为方便描述，下面以执行主体为系统为例进行描述。
[0074]
请参阅图1，本技术第一方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法的一个实施例包括：
[0075]
101、确定检测断面；
[0076]
在建筑物建造完成后，在混凝土内部的预应力钢筋束管道内部可能会存在空隙，如图2所示，因此，需要对预应力钢筋束管道内部进行检测，进而判断管道内部是否存在空隙。在本技术实施例中，对建筑物内部预应力钢筋束管道进行检测之前，首先需要在建筑物表面确定一个检测断面，具体的，是在建筑物表面标注处一个检测区域，不会破坏建筑物的表面，该检测区域的形状可根据实际情况进行设定，例如：长方形形状，三角形形状、圆形圆形或椭圆形形状等。优选的，在本技术中，将该检测区域设定为方形区域，是为了方便查看
后续的图像。进一步的，在该正方形区域中确定检测点，对于检测点的设定和划分在后续的实施例中进行说明，检测断面的选择如图3所示。在确定好检测断面之后，执行步骤102。
[0077]
102、向所述检测断面发射超声波信号，并收集回弹波数据；
[0078]
在本技术实施例中，在确定检测断面之后，在检测断面上进一步确定检测点和接收点，在利用超声波发射器向检测断面发射超声波信号时，是从检测点上发射超声波信号，然后利用超声波接收器在接收点上接收回弹波数据。需要说明的是，回弹波数据是当超声波信号接触到预应力钢筋束管道后反射回来的波形信号。其中，由于预应力钢筋束管道中包含有多种类型的材料，例如：混凝土、钢筋束和砂浆等，所以反射回来的回弹波有多种类型，均是代表不同类型的材质。
[0079]
103、根据所述回弹波数据生成初始图像；
[0080]
在本技术实施例中，通过收集到回弹波数据之后，根据回弹波数据生成初始的图像，得到的初始图像是灰度图像，在初始图像中并不会有对应的颜色区域，因此，在初始图像中能够初步观察得到检测断面内部的图像信息，但无法判断检测断面中不同材质的填充信息，需要进行下一步的计算，即执行步骤104。
[0081]
104、修正所述回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；
[0082]
在本技术实施例中，在获取到回弹波数据之后，进一步的，根据希尔伯特变换的瞬时振幅法对回弹波数据进行数据修正，然后做对修正后的数据进行分析，以获取不用材料的抗阻系数。其中，需要说明的是，不同材料的抗阻系数是不相同的，由于在预应力钢筋束管道中包含有多种类型的材料，所以也计算得到多个抗阻系数，即预应力钢筋束管道中材料的个数与检测到的抗阻系数个数对应。
[0083]
对于根据回弹波数据进行处理后得到不同材料的抗阻系数在后续的实施例中进行说明，在此不做说明。
[0084]
105、根据所述抗阻系数和初始图像生成所述检测断面的目标图像，所述目标图像为所述检测断面中预应力钢筋束管道内部的图像；
[0085]
在本技术实施例中，在获取到多个材料对应的抗阻系数之后，将对应的抗阻系数输入到matlab软件中，由于在matlab软件中已经生成了对应的初始图像，通过matlab软件中的imagesc函数对抗阻系数进行分段处理，然后在初始图像上赋予不同的颜色，从而能够反映检测断面中不同材质的信息，即给不同区间的抗阻系数定义不同的颜色，例如：抗阻系数0.5-1之间的材料定义为黄色，抗阻系数1-2之间的材料定义为红色，对于不同区间抗阻系数对应的颜色，可根据实际情况设定，以具体能够实现为准。最后根据抗阻系数和抗阻系数对应的颜色生成对应检测断面的目标图像，生成的目标图像是检测断面中预应力管道钢筋束管道内部的图像，生成的图像中包含有不同的颜色，不同的颜色代表不同抗阻系数的材料。
[0086]
106、通过所述目标图像确定所述预应力钢筋束管道内部混凝土的填充情况。
[0087]
在本技术实施例中，在根据抗阻系数生成预应力钢筋束管道内部的图像之后，根据图像上的颜色信息可确定预应力钢筋束管道内部混凝与的填充，从而能够得到管道内部是否存在空隙。具体的，不同颜色对应不同的材料，即通过图像上的颜色可确定该部位中放置或填充的材料信息，进而可知确定预应力钢筋束管道内部的情况，对于具体的图像颜色与材料的对应关系在后续的实施例中进行说明。
[0088]
进而可知，本技术基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法中，首先确定检测断面；然后向检测断面发射超声波信号，并收集回弹波数据；并根据回弹波数据生成初始图像，并修正回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；在获取到不同材料的抗阻系数之后，接着根据抗阻系数和初始图像生成检测断面的目标图像，目标图像为检测断面中预应力钢筋束管道内部的图像；然后通过目标图像就可进一步确定预应力钢筋束管道内部混凝土的填充情况。通过上述方法对预应力钢筋束管道内部进行检测时，通过分析回弹波数据，并生成对应的图像，在图像上即可观察得到预应力管道内部的混凝土的填充情况，无需对建筑物的表面进行开凿处理，进而能够进行无损检测，且检测过程较为简便，有助于提高检测效率。
[0089]
请参阅图4，本技术第一方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测方法的另一个实施例包括：
[0090]
201、确定检测断面；
[0091]
在本技术实施例中，步骤201与前述步骤101类似，在此不再赘述。
[0092]
202、在所述检测断面上标注若干个个检测点；
[0093]
203、在所述若干个检测点上确定一个目标检测点和若干个其他检测点；
[0094]
204、通过所述目标检测点向所述检测断面发送超声波信号，并在所述若干个其他检测点收集所述回弹波数据信息；
[0095]
具体的，在建筑物的表面上确定检测断面之后，进一步，在该检测断面上确定检测点，通过检测点向建筑物内部的预应力钢筋束管道发射超声波信号，需要说明的是，设置在检测断面上的检测点个数可根据实际情况进行设定，且各个检测点之间的间距是相同的，在检测断面上确定一个目标检测点，和其他检测点，然后通过超声波脉冲信号发射器在目标检测点发射超声波信号，并在其他检测点上通过超声波脉冲接收器收集回弹波数据。
[0096]
为了对检测断面上超声波的发射和超声波的接收进行说明，以下通过例子进行说明：
[0097]
超声波发射器标识为xe，超声波接收器标识为xr，若某一检测断面设置个n个检测点，n号检测点位置处放置超声波发射器xe，其余i号检测点的位置处放置有超声波接收器xr，用于接收回弹波数据，其中，l
n-l
为超声波发射器在n点，超声波接收器在i点时，所收集到的回弹波信号的原始波形数据，因此可以收集到列回弹波数据。
[0098]
例如，在检测断面上设定有12个检测点，如图5所示，可收集到列超声波回弹波信号，当超声波传感器xr在1点发射超声波脉冲信号时，在2至12号检测点处的超声波接收器标识为xr分别接收回弹波数据，收集到的11列回弹波信号为{l
1-1
，l
1-2
，l
1-3
，l
1-4
，l
1-5
，l
1-6
，l
1-7
，l
1-8
，l
1-9
，l
1-10
，l
1-11
}。同理，当传感器在2点发射超声波脉冲信号时，在3至12号检测点处分别接收超声波脉冲信号，则收集到的10列回弹波信号为{l
2-1
，l
2-2
，l
2-3
，l
2-4
，l
2-5
，l
2-6
，l
2-7
，l
2-θ
，l
2-9
，l
2-10
，l
2-11
}。
[0099]
205、根据所述回弹波数据生成初始图像；
[0100]
在本技术实施例中，根据第二公式计算得到每一个像素点的延迟时间，将所述检测断面所在位置的图像当作由若干个像素点组成的集合；
[0101]
所述第二公式为：
[0102][0103]
其中，xe为放置在所述目标检测点的超声波发射器，xr为放置在所述其他检测点上的超声波接收器，参考图6所示，x为检测断面区域的横坐标，z为检测断面区域的纵坐标，t为超声波从表面传播到像素点的垂直距离需要的时间，t
*
为像素点的延迟时间，c为超声波的波速；
[0104]
根据第三公式计算得到检测断面区域的区域面积；
[0105]
所述第三公式为：
[0106][0107]
其中，s(xe，xrt)为超声波脉冲接收函数，δ(t
*
(t，xe，xr，x，z))为超声波脉冲发射函数；
[0108]
其中，初始图像定义为由若干个像素点的集合，多个像素点组合生成初始像素矩阵；
[0109]
根据第四公式计算得到每一个像素的数值，并生成初始像素矩阵；
[0110]
所述第四公式为：
[0111][0112]
其中，a(x
′e，x
′r，x，z)为变迹因子，即为相对于发射或接收脉冲信号的入射点或反射点位置发散度的函数；在获取到初始像素矩阵之后，将初始像素矩阵输入对应的软件中，进而生成检测断面的二维平面的初始图像。
[0113]
其中，生成的初始像素矩阵为表示为：
[0114][0115]
206、修正所述回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；
[0116]
需要说明的是，在进行计算之前，首先通过希尔伯特变换函数：
[0117][0118]
将得到的回弹波数据表示为复分析信号：
[0119]
z(z)＝χ(z) jγ(z)；
[0120]
对于一个脉冲信号，基于上述两个公式，使用希尔伯特变换计算每个脉冲信号在时间序列的瞬时振幅得到脉冲信号瞬时振幅包络，然后使用这个瞬时振幅包络，计算生材
管道1.4
×
10
4-1.5
×
104钢筋束2
×
10
4-2.2
×
104砂浆1.5
×
10
4-2
×
104空隙1.1
×
10
4-1.4
×
104[0138]
表1
[0139]
请参阅图8，本技术第二方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测设备的一个实施例包括：
[0140]
第一确定模块301，用于确定检测断面；
[0141]
发射收集模块302，用于向所述检测断面发射超声波信号，并收集回弹波数据；
[0142]
第一生成模块303，用于根据所述回弹波数据生成初始图像；
[0143]
修正模块304，用于修正所述回弹波数据，以获取不同材料的抗阻系数；
[0144]
生成模块305，用于根根据所述抗阻系数和所述初始图像生成所述检测断面的目标图像，所述目标图像为所述检测断面中预应力钢筋束管道内部的图像；
[0145]
第二确定模块306，用于通过所述目标图像确定所述预应力钢筋束管道内部混凝土的填充情况。
[0146]
请参阅图9，本技术第三方面提供了基于希尔伯特瞬时振幅的钢筋束管道填充检测装置的一个实施例包括：
[0147]
处理器401、存储器402、输入输出单元403以及总线404；
[0148]
所述处理器401与所述存储器402、所述输入输出单元403以及所述总线404相连；
[0149]
所述存储器401保存有程序，所述处理器402调用所述程序以执行如第一方面及第一方面中任一项所述方法。
[0150]
本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行时执行如第一方面和第一方面中任一项所述的方法。
[0151]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0152]
本技术的方法可以应用于服务器终端或者其它具备逻辑处理能力的设备，对此，本技术不作限定。为方便描述，下面以执行主体为系统为例进行描述。
[0153]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0154]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0155]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0156]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0157]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。