探秘 | 激光测振仪在建筑领域的神奇应用
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探秘 | 激光测振仪在建筑领域的神奇应用

激光测振仪在建筑结构振动检测中的应用,‌主要是通过其非接触式远程检测的能力,‌测试建筑结构的振动特性。它可以检测幕墙、混凝土缺陷、桥梁结构健康状态、建筑外墙空鼓等等。本文详细介绍混凝土的检测。

 

图1 激光测振仪建筑上应用


混凝土与建筑行业的关系极为密切,‌是现代建筑不可或缺的基础材料。


混凝土因其可塑性强、‌强度高、‌耐久性好的特性,‌在现代建筑工程中被广泛应用。‌它不仅能够承受重大的结构荷载,‌还能根据不同的工程需求,‌通过调整配合比和添加外加剂来改善其性能。‌混凝土的应用范围涵盖了桥梁、‌高层建筑、‌道路、‌隧道等几乎所有类型的建筑工程,‌为现代建筑提供了坚实的基础和稳定的支撑。混凝土与建筑行业的关系是相互依存、‌共同发展的。‌混凝土的性能和技术的应用,‌直接影响到建筑的结构安全、‌使用寿命以及环境影响。

为避免各种工程事故的发生以及人身与财产安全的损失,混凝土结构的健康状况检测技术在建筑行业中占据极为重要的地位。常时微动技术是一种有效的混凝土结构物无损检测方法,传统的贴片式加速度计检测方式劳动力消耗大、效率低,在工程应用推广上具有很大的局限性;激光多普勒测振具有测量精度高、空间分辨率高、动态响应快、非接触测量等优点。它可以通过监测混凝土中产生的可控振动或压力波在结构中的传播,‌来检测混凝土材料中的缺陷。


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图1 建筑建构测量示意图





  非接触式检测方案  

方案概述


通过非接触式激光测振技术从精确的对混凝土进行振动测试,从而分析其内部孔洞及其缺陷。


测试原理

激光多普勒测振仪是利用激光多普勒效应、光外差干涉等原理对物体振动进行测量的一种测量仪器 。激光束被发射到待测物体的表面,并且由于该表面的运动使反射的激光束产生多普勒频移,从中可提取表面的振动幅度和频率。其原理见下图。


图2 激光多普勒测振仪原理





  测量环境  


使用设备

本次采用华秦光声自研的单点式激光测振仪(型号PLV633))对混凝土、路面进行了测试。


图3 单点激光测振仪



华秦光声测振仪测试结果及分析


  • 混凝土测试

激光测振仪对准测点,用力锤敲击不同位置,测量中心点在1-6的敲击点下的振动速度和位移。如图4所示

图4 混凝土测试图



测量结果如下所示,红色为力锤的波形,蓝色为激光测振仪的速度波形,黄色为速度积分后的位移波形。保持力锤的力在1000N左右敲击每个点,中间点的振动位移都有所不同。

图5 测量点1


图6 测量点5


  • 路面测试

激光测振仪对准路面,测试在不同车经过以及金属球体冲击的的振动速度和位移波波形。如图7所示


图7 路面测试



测量结果如下所示,大车经过时路面的振动位移在11um左右,小车经过时路面位移在9um左右。

图8 大车经过路面振动  


图9 小车经过路面振动




总结


  • 激光测振仪在混凝土中的应用主要是通过非接触、‌非破坏性的方法检测混凝土中的缺陷,‌这对于保护关键基础设施和维护工程质量具有重要意义。

  • 激光测振仪的检测速度快。相比于传统的检测方法,激光测振仪进行混凝土检测,可以大大提高检测效率,节省检测时间,减少成本。

  • 激光测振仪在建筑结构振动检测、索力检测、桥梁振动检测、风电塔架振动检测、轨道缺陷监测等方向有较好的应用。


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