基于PXI和SCXI架构的水泥混凝土路面脱空状况的测试研究

论文摘要

水泥混凝土路面在实际使用过程中,随着时间的增长都易出现不同程度的病害,其中最为严重的就是板下基层与面层的脱空。如果不及时治理,任由脱空区域逐渐增大,则必会导致面板的断裂及错台,严重时可造成面板的破碎及沉降。因此,如何采用有效的方法对使用中的水泥混凝土路面进行检测,判断板下基础存在脱空病害与否,并确定脱空面积的大小,成为了路面养护与维修工作的关键所在。实践证明,采用板下灌浆封堵是一种有效的治理方法,但这是以准确评定脱空状况为先决条件的,否则将得到适得其反的结果。目前,测试路面脱空的无损检测方法主要有声击、超声波、雷达、弯沉等检测,本文提出了一种基于加速度信号的振动检测技术。根据混凝土路面结构不同导致受迫后的谐振模式不同,计算和判定水泥混凝土路面内部的脱空状况。通过对振动信号的处理和分析来评价缺陷的发生和发展规律,并确定缺陷的位置。针对隐蔽而危害却很大的脱空情况,采用加速度信号为测试和判别特征,通过基于NI-PXI-6070E和SCXI-1531的硬件架构,对水泥混凝土路面在落锤冲击后的加速度激励信号进行实际的信号采集,并进行时频域的分析和特征提取,获得冲击信号处理的结果,从而确定水泥混凝土路面是否存在脱空情况,并在理论上对脱空的体积进行计算。实际的测试和实验研究证明,采用PXI和SCXI架构的虚拟仪器测试平台能够方便、有效的应用于混凝土路面脱空工程测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外水泥混凝土路面发展概况
• 1.2 问题的提出及研究
• 1.3 水泥混凝土路面的脱空分析
• 1.4 无损检测的发展及现状
• 1.5 无损检测在工程中的应用
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 脱空检测方法的比较
• 2.1 超声波检测技术
• 2.1.1 目前常用的超声波检测仪器
• 2.1.2 超声波检测原理
• 2.1.3 超声波检测方法
• 2.1.4 超声波检测条件
• 2.2 探测雷达监测系统组成及工作原理
• 2.2.1 探地雷达检测车的系统组成
• 2.2.2 雷达检测原理
• 2.2.3 路面脱空的雷达图像解释
• 2.2.4 地质雷达检测总结
• 2.3 常用的脱空检测方法比较
• 第三章 虚拟仪器技术及应用
• 3.1 虚拟仪器
• 3.1.1 虚拟仪器特点
• 3.1.2 虚拟仪器与传统仪器的比较
• 3.2 虚拟仪器开发平台——LABVIEW
• 3.2.1 LabVIEW 概念
• 3.2.2 LabVIEW 特点
• 3.2.3 LabVIEW 应用
• 3.3 虚拟仪器与LABVIEW
• 3.4 NI-PXI 和SCXI 系列
• 第四章 传感器选型
• 4.1 传感器工作原理和特性
• 4.2 压电加速度传感器
• 4.2.1 压电效应
• 4.2.2 石英晶体
• 4.2.3 压电加速度传感器工作原理
• 4.2.4 选择压电加速度传感器应考虑的因素
• 4.3 ICP 压电加速度传感器
• 第五章 脱空测试系统的硬件和软件设计
• 5.1 振动信号测试分析方法
• 5.1.1 机械振动及其分类
• 5.1.2 振动信号的分析方法
• 5.2 脱空测试系统硬件设计
• 5.2.1 系统设计
• 5.2.2 信号调理系统
• 5.2.3 数据采集系统
• 5.2.4 激振部分设计
• 5.3 脱空测试系统软件设计
• 5.3.1 振动信号采集、分析程序设计
• 5.3.2 加速度测试程序设计
• 第六章 实验方法及测试结果分析
• 6.1 系统设置和调试
• 6.1.1 系统基础检测
• 6.1.2 PXI-6070E 的设置和自检
• 6.1.3 SCXI-1531 的设置和自检
• 6.2 内置IC 压电加速度传感器的检测
• 6.3 实验及结果分析
• 6.3.1 实验一、传感器固定在水泥块表面测定实验
• 6.3.2 实验二、传感器与落锤顶部固定测定实验
• 6.4 计算脱空的近似体积
• 6.5 实验误差分析
• 6.6 实验中的问题和解决方法
• 6.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢