1.一种超声导波缺陷定量检测方法,其包括:
通过超声导波检测获得超声导波在锚杆的不含锚固的自由段中的传播速度Cf;
通过超声导波检测获得超声导波在锚杆的锚固密实段中的传播速度Cb;
根据以下计算模型获得锚杆缺陷处的尺寸 :
;
其中,L表示锚杆总长度,为锚杆自由段长度, 和 分别表示锚固体上界面到缺陷上界面的锚固体长度和缺陷下界面到锚杆底部的锚固体长度, 为超声导波在锚固体上界面的反射时间,为超声导波在锚杆底部的反射时间,tg为激发波激发时间, 为锚固缺陷下界面的超声导波反射时间, 为锚固缺陷上界面的超声导波反射时间,其中,各时间参数通过以下过程得到:
分别向长度为L的不含锚固的锚杆及锚固密实的锚杆发射超声导波,分别采集返回后的超声导波信号;
在所述返回后的超声导波信号产生的时间‑振幅谱上识别出其中激发波信号与锚杆底部的反射波包信号,其中,所述激发波信号的峰值对应的时间为激发时间;
对所述返回后的超声导波信号通过改进的自适应噪声完备集合经验模态分解进行分解,得到分解后的固有模态函数;
根据固有模态函数的包络线的峰值点中与锚杆不同位置,及缺陷上、下界面对应的峰值点,确定不同位置及缺陷上、下界面各自对应的超声导波反射时间t;
通过所述反射时间t与所述激发时间的差值获得超声导波到所述锚杆不同位置及所述缺陷上、下界面处的双程旅行时间,进而获得分别的单程传播时间;
其中,所述锚杆不同位置包括锚固体上界面和锚杆底部;
所述固有模态函数的获得包括:
在所述返回的超声导波信号中加入多组高斯白噪声,生成相应的多组新信号;
对加入高斯白噪声后的信号序列进行经验模态分解,获得多个包络线均值,对所述多个包络线均值进行加总平均,得到当前阶残差;
自所述返回的超声波信号中减去当前阶残差,获得当前阶固有模态函数,并对当前阶残差加入新的多组高斯白噪声,再次进行经验模态分解,获得多个新的包络线均值,对所述多个新的包络线均值进行加总平均,得到新的残差,自所述当前阶残差中减去新的残差,得到新的固有模态函数;
重复以上步骤至当前阶残差的极值不超过两个,完成分解;
其中,所述新信号通过以下计算模型得到:
, ,
;
其中,表示该新信号,s表示所述返回的超声导波信号, 表示均值和单位方差分别为
0和1的高斯白噪声,i表示添加的白噪声编号,I表示添加的白噪声的总个数,表示白噪声系数,用于调节添加的噪声与添加噪声后的残差之间所需的信噪比,表示添加的噪声的振幅, 为标准差算子;表示进行EMD分解得到的第1个固有模态函数的算子;
和/或,其中获得的第k阶残差 和第k个固有模态函数IMFk通过以下计算模型得到:(i)
rk=
,
其中, 表示满足固有模态函数判定条件的包络线局部均值算子,表示求平均值,为进行EMD分解得到的第 个固有模态函数IMF的算子,表示第k‑1次添加白噪声时设置的白噪声系数。
2.根据权利要求1所述的缺陷定量检测方法,其特征在于:所述超声导波为20‑100kHz的纵向超声导波。
3.根据权利要求1所述的缺陷定量检测方法,其特征在于:所述超声导波在不含锚固的自由段中的传播速度Cf的获得包括:对已知长度L的不含有锚固段的自由锚杆进行超声导波检测,在其返回信号产生的时间‑振幅谱上识别出其中激发波信号与锚杆底部的反射波包信号;
根据峰值法,将时间‑振幅谱上激发波的峰值与锚杆底部的反射波包的峰值对应的时间分别作为其激发时间和反射时间,二者之差为双程旅行时间Δtp,则得到导波在自由锚杆上的单程传播时间通过自由锚杆的长度L与导波在自由锚杆上的单程传播时间的比值,得到普遍的锚杆自由段波速Cf。
4.根据权利要求1所述的缺陷定量检测方法,其特征在于:所述超声导波在锚杆的锚固密实段中的传播速度Cb的获得包括:对已知长度L的全长锚固密实锚杆进行超声导波检测,在其返回信号产生的时间‑振幅谱上识别出其中激发波信号与锚杆底部的反射波包信号;
根据峰值法,将时间‑振幅谱上激发波的峰值与锚杆底部的反射波包的峰值对应的时间分别作为其激发时间和反射时间,二者之差为双程旅行时间 ,则得到导波在锚固密实锚杆上的单程传播时间 ;
通过锚杆的长度L与导波在锚固密实锚杆上的单程传播时间的比值,得到普遍的锚固密实段波速Cb。
5.权利要求1‑4中任一项所述的缺陷定量检测方法在锚杆脱粘长度测定上的应用。