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錨桿試驗方法
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錨桿檢測儀使用說明書
錨桿檢測儀是一款以聲波檢測技術為基礎的錨桿、錨索錨固質量無損檢測儀器。儀器采用7寸高亮度真彩液晶觸摸顯示屏，獨立、交互式按鍵/觸摸操作，操作方便；*的信號激發(fā)裝置，使用方便、激發(fā)信號穩(wěn)定可靠；數(shù)據(jù)存儲使用SD卡，存儲容量大，數(shù)據(jù)保存、讀取方便。
1.500T千斤頂校驗儀 反力框架適用范圍
(1)錨桿錨索長度、注漿密實度和錨固缺陷的無損檢測；
(2)巖錨梁等重要部位的長自由段錨桿的無損檢測；
(3)高速公路鋼質護欄立柱長度和埋深的無損檢測。
2. 測試原理
2.1 工作原理
在隧道內錨桿、混凝土砂漿和圍巖組成的系統(tǒng)中，密實狀態(tài)下的錨固劑凝固后，密實度與錨桿桿體的密實度十分相近，在錨桿孔中，其與錨桿桿體緊密握裹，可近似為一個組合桿體。而錨桿與錨固劑的強度明顯大于隧道圍巖，故可把其組合體近似看作是嵌入圍巖的一維桿狀體。由錨桿端部發(fā)射的聲頻應力波經桿體向里傳播，當遇到存在波阻抗差異的界面(如空洞、錨桿與砂漿等界面)，將發(fā)生反射、透射或散射。圖2.1為應用應力波檢測技術測試錨桿錨固質量的原理示意圖。在實際工程中透射波不易測得，但反射波可在其傳至錨桿頂時，通過固定在錨桿頂部的傳感器加速度型或速度型測得，由于反射波攜帶錨固系統(tǒng)內信息，SET-PB-01錨桿檢測儀會將其放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，識別來自不同部位的反射信息。根據(jù)這些反射信息，結合其他工程資料，可判斷錨固系統(tǒng)不同部位的質量。
圖2.1 應力波法錨桿無損檢測原理示意圖
2.2 分析原理
機械波在介質中傳播并在某個界面反射，界面與機械波傳播起點厚度為h，則波速Vp與頻率f滿足如下關系式：
應力波法是基于一維桿件的波動理論。根據(jù)波在錨桿中傳播的一維波動方程及波在上、下界面處質點位移的連續(xù)條件和力的平衡條件，得出：
反射波應力
3. 性能介紹
3.1 性能特點
MG型錨桿檢測儀具備眾多優(yōu)勢，操作方面采用觸摸/按鍵交互式操作以及波形和頻譜圖實時觀測。其具體性能優(yōu)勢如下：
(1) 主機操作界面友好，觸摸、按鍵均可操作，交互式參數(shù)設置與測試操作；
(2) 單面檢測，無需耦合劑，檢測方便、快捷，檢測結果直觀、準確可靠；
(3) 穩(wěn)定、高可靠性的電磁型信號激發(fā)裝置，使用方便；
(4) 數(shù)據(jù)存儲方式采用大容量SD卡存儲，測試數(shù)據(jù)讀取方便快捷；
(5) USB 數(shù)據(jù)傳輸，儀器可直接與PC進行連接；
(6) 專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，可用于后期分析，測試報告輸出、打印；
(7) 高性能內置大容量鋰電池(6.8Ah)，適用于野外長期測試使用。
3.2 技術參數(shù)
見下表3.1。錨桿檢測儀技術參數(shù)
測量范圍 1 ~ 40 m 測試精度 幅度精度優(yōu)于0.1%
頻率精度優(yōu)于0.1%
通信速度 1 MB/S 通信方式 USB
采樣字節(jié) 1 ~ 10 K 可調 采 樣 率 25 Hz ~ 1.25 MHz
操作系統(tǒng) 無 測試方式 手動、自動、信號觸發(fā)
控制系統(tǒng) MCU 輸入信號類型 機械振動
緩 存 64 K 存儲介質 SD卡，4 GB
顯示模式 7寸真彩液晶 操作方式 按鍵/觸屏
供電模式 內置6.8Ah鋰電池 傳感器類型 加速度
主機尺寸 236 ×85 ×69 mm 主機重量 0.8 Kg
防護箱尺寸 400 ×300 ×150 mm 防護箱重量 2.5 Kg
4. 測試主機
4.1 儀器外形
MG型錨桿檢測儀外形如圖4.1(a)所示，正面面板為液晶顯示屏和主要按鍵；儀器后側配置有2個信號接收通道接口和1個附加壓電發(fā)射接口，如圖4.1 (b)所示；左側有電源開關、USB接口以及SD卡插口，如圖4.1(c)所示；右側配置有1個數(shù)據(jù)傳輸接口，如圖4.1(d)所示。
圖4.1 外形圖：(a) 正面外形；(b) 后側外形；(c) 左側外形；(d) 右側外形
4.2 500T千斤頂校驗儀 反力框架硬件與按鍵功能
(1)電源開關：儀器電源開關，往上按開機，往下按關機。
(2)電源插口：供內置電池充電使用。
(3)顯示屏：顯示屏為7寸高亮度液晶屏，可實現(xiàn)觸摸操作。
(4)通道1：通道一傳感器接口，信號采集通道。
(5)通道2：通道二傳感器接口，信號采集通道。
(6)發(fā)射：附加壓電發(fā)射通道，調節(jié)儀器發(fā)射脈寬可調節(jié)信號激發(fā)能量大小。
(7)COM接口：與計算機連接更新軟件。
(8)SD卡插口：插入SD卡方便檢測數(shù)據(jù)存儲與讀取。
(9)USB接口：與計算機連接，可對SD卡內測試數(shù)據(jù)文件進行操作。
(10)按鍵：【F1】各界面下菜單選項切換快捷鍵。
【F2】測試測量頁面和結果查看頁面中“游標1/2/3"移動步距設置快捷鍵。
【亮度】發(fā)射脈寬調節(jié)快捷鍵。
【←】同一界面內各菜單下的不同選項向上選擇；參數(shù)設置彈出窗口鍵。
【菜單】不同菜單選項切換選擇。
【→】同一界面內各菜單下的不同選項向下選擇；參數(shù)設置彈出窗口鍵。
【返回】返回上一級菜單或上一級頁面。
【確認】確認進入選擇項、確認修改、確認開始信號采集。
5. 操作說明
5.1 儀器連接
在開機進行測試前，請將SD卡插入儀器內，并將沖擊器、傳感器與儀器和被測對象連接好，檢測端連接方式如圖5.1所示。
(1)儀器端連接
傳感器傳輸線連接于儀器接口“通道1"；沖擊器傳輸線連接儀器接口“發(fā)射"。
(2)檢測端連接
首先將傳感器與磁座擰緊固定，隨后請將該傳感器置于錨桿桿體的端面(注意：磁座為強力磁，放置時請小心輕放，以免磁座與桿體接觸時瞬間撞擊破壞磁座)。SET-PB-01型錨桿檢測儀配置有兩類沖擊器，均可單獨使用。若使用沖擊器I，請將儀器內發(fā)射脈寬設置調節(jié)在10μs左右，測試時將沖擊頭對準錨桿桿體端面；若選擇沖擊器II，將該沖擊器套在外露桿體上，沖擊器中心與外露的桿體端面距離約為4 ~ 5 cm。
圖5.1 傳感器、沖擊器與檢測對象連接示意圖
5.2 測量操作
5.2.1 開機
將SD卡插入，按下電源開關，開機進入主界面(注意界面右上角電池電量顯示圖標，若電量不夠請及時充電)。界面包括“1. 波速標定"、“2. 錨桿檢測"、“3. 結果查詢"、“4. 儀器設置"和“5. 聯(lián)機通信"5個選項，如圖5.2所示。開機默認選項為“1. 波速標定"，按【菜單】鍵或【←】和【→】進行選擇。本款儀器帶觸摸功能，上述操作可直接點擊完成，下述所有操作。
圖5.2 SET-PB-01 型錨桿檢測儀開機界面
5.2.2 測試界面主菜單
從開機界面進入波速標定或錨桿檢測界面后可以看到界面內相同的上菜單選項，如圖5.3所示，上菜單有測試選項、觸發(fā)方式、放大倍數(shù)、采樣頻率以及采集方式5個菜單項。
圖5.3 測試界面菜單
I. 測試選項：按下【F1】鍵進入通道設置菜單，共3個選項，分別為“桿體波速測量"、“桿系波速測量"、“錨桿質量測量"。按【←】或【→】選擇上述測試選項。通常情況下需要先后進行“桿體波速測量"和“桿系波速測量"，此后進行“錨桿質量測量"。
II. 觸發(fā)方式：繼續(xù)按【F1】鍵進入信號觸發(fā)方式菜單設置，共3個選項，分別為“同步觸發(fā)"、“信號觸發(fā)"、和“延遲觸發(fā)"。若選用沖擊器I測試請選擇“延遲觸發(fā)"，若選用沖擊器II測試請選擇選擇“同步觸發(fā)"。選擇方法與測試選項選擇相同。
III. 放大倍數(shù)：繼續(xù)按【F1】鍵設置放大倍數(shù)，共8檔，分別為50、56、62、68、74、80、86和92 dB。放大倍數(shù)選擇原則是保證zui大幅值占據(jù)獨立顯示區(qū)的3/4。選擇方法與測試選項選擇相同。
IV. 采樣頻率：繼續(xù)按【菜單】鍵設置采樣頻率，共7檔，分別為12.5、25、50、125、250、500 KHz和1.25 MHz。選擇方法與測量通道選擇相同。
V. 采集方式：繼續(xù)按【菜單】鍵設置保存方式，有“單次采集"和“連續(xù)采集"2個采集方式選擇。單次采集指一次采集1個波形，并顯示在波形顯示區(qū)內；連續(xù)采集指3次連續(xù)采集，并將信號顯示在波形顯示區(qū)。選擇方法與測量通道選擇相同。
VI. 波形顯示區(qū)：儀器可同時顯示3個波形；顯示區(qū)域如圖5.3中所示。每個波形顯示區(qū)域中會顯示相應的反射波的首波時間t1、t2以及測試長度L。每個波形顯示區(qū)均有獨立的游標，移動游標可讀取人工讀取首波時間。
VII. 儀器工作狀態(tài)：儀器工作狀態(tài)顯示在屏幕右下角，未采集信號時顯示“空閑狀態(tài)"；信號采集時顯示“等待采集"(注意：信號采集時間極短，正常情況下僅閃現(xiàn)字樣，若未被觸發(fā)會一直顯示“等待采集")。
VIII. 工具欄：如圖5.4是工具欄各個圖標所對應的功能。
圖5.4 工具欄各工具功能
5.2.3 波速的標定
波速標定指桿體與桿系的波速測試。桿體波速測試請使用與被測錨桿材質、直徑相同的螺紋鋼進行測試；桿系波速測試需已知錨桿實際長度。
a. 桿體波速測試：開機主界面內選擇“1. 波速標定"選項，按【確認】鍵進入，界面如圖5.5所示，儀器默認為“桿體波速測試"。帶觸摸功能時，直接點擊即可完成相關設置。
圖5.5 波速標定界面
① 工程文件名設置。 如圖5.5所示紅色區(qū)域為工程文件名設置菜單，按【F1】進行切換，選中彈出如圖5.6(a)和(b)所示對話框，輸入工程文件名稱，按【確認】完成輸入，按【返回】輸入完成。
② 桿體長度/采樣長度/桿體波速設置。按【F1】進行菜單切換，選中“桿體長度"、“采樣長度"、“桿體波速"，按【確認】鍵彈出如圖5.6(c)和(d)所示對話框。
5.6 工程文件與參數(shù)設置彈出窗口
桿體波速為測試自動計算出的波速，在已知波速情況下也可直接輸入波速，通常情況下桿體波速為5120 m/s。采樣字節(jié)設置與桿體長度、桿體波速以及采樣頻率相關，錨桿檢測儀采樣字節(jié)設置范圍為1 ~ 10 K。
b. 桿系波速測試：按【F1】進行菜單切換，選中“桿系波速測量"，如圖5.7所示界面，文件名與參數(shù)設置操作與桿體波速測試相同。此測試需要注意“桿體長度"與“外露端長"設置。
圖5.7 桿系波速測試界面
5.2.4 錨桿質量測量
完成上述(1)和(2)的桿體與桿系波速測試后，波速自動記錄并作為錨桿質量檢測波速。錨桿質量測量界面可由波速標定界面進入，如圖5.8中左上角所示的選項，同時還可以由開機界面的“2. 錨桿測量"進入，測量界面如圖5.7所示。
圖5.8 測試測量界面
5.2.5 信號采集
完成參數(shù)設置后，測量界面右下角工作狀態(tài)顯示為“空閑狀態(tài)"。按【確認】鍵，顯示為“開始采樣"，界面出現(xiàn)信號并且右下角工作狀態(tài)再次顯示“空閑狀態(tài)"，并且在該字樣上方有“等待保存"紅色字樣，如圖5.9所示右下角紅色方框。點擊工具欄保存圖標，采集信號完成保存，“等待保存"字樣消失，本次采集即完成。
圖5.9 信號采集與保存界面
5.2.6 波形查看
一般情形下，信號采集完成后儀器能夠順利的自動讀取首波時間。若需要進行人工識別可使用測量界面右側的工具欄完成相關操作，如圖5.3中所示。若未進行相關操作可使用配套數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進行后處理時分析，分析軟件操作詳見《錨桿檢測儀數(shù)據(jù)分析軟件說明書》。
a.波形移動。按【菜單】鍵選中“波形移動"，按【←】或【→】實現(xiàn)波形移動；本儀器具備觸摸功能，點擊圖5.9中所示圖標即可完成操作。
b.波形縮放。按【菜單】鍵選中“波形縮放"，按【←】或【→】實現(xiàn)波形縮放；按【F2】轉換為“頻譜縮放"，按【←】或【→】實現(xiàn)頻譜圖移縮放。本儀器具備觸摸功能，點擊圖5.9中所示圖標即可完成操作。
c. 首波時間查看。按【菜單】選中“游標1"或“游標2"，紅色游標為游標1，藍色游標為游標2，如圖5.10所示。點擊相應的波形顯示區(qū)域后選擇游標按【←】或【→】實現(xiàn)游標移動，實現(xiàn)游人工識別首波時間；按【F2】鍵實現(xiàn)游標移動步距調整。
圖5.10 500T千斤頂校驗儀 反力框架波形查看與分析工具圖標
5.3 結果查詢
(1)進入結果查詢界面
在開機主界面內選擇“結果查詢"選項，按【確認】鍵進入結果查詢界面，如圖5.11所示。
圖5.11 測試結果查詢界面
(2)選擇測試結果文件
按【菜單】鍵首先選中工程文件選項，按【←】和【→】選擇所需要查看的構件；繼續(xù)按【菜單】鍵選中上述工程下的構件，按【←】和【→】選擇所需要查看的構件；繼續(xù)按【菜單】鍵選中上述構件文件下的測量結果，按【←】和【→】選擇所需要查看的測量結果文件，具備觸摸功能時，直接點擊所需選項即可。
(3)結果分析與修改
按【確認】鍵進入(2)中所選中的測量結果文件數(shù)據(jù)分析界面，分析操作由工具欄中相應工具完成，分析完成后按【確認】或點擊保存圖標保存修改數(shù)據(jù)。
5.4 儀器設置
從開機主界面中選中“儀器設置"選項，按【確定】進入設置界面，如圖5.12所示。按【菜單】鍵，選擇所需要設置選項進行設置。
圖5.12 儀器設置界面
(1)亮度調節(jié)
按【菜單】選中“亮度調節(jié)"，按【確認】彈出圖5.13(a)所示窗口，按【→】亮度加大，按【←】亮度減小。具備觸摸功能時，點擊即可完成調節(jié)。
(2)觸摸校準
按【菜單】選中“觸摸校準"，按【確認】彈出校準窗口，按屏幕四個角落處出現(xiàn)小圓點的順序依次用觸摸筆點擊。
(3)日期與時間調節(jié)
按【菜單】選中所需調整的日期貨時間，按【←】或【→】彈出如圖5.13(b)所示窗口，輸入數(shù)字即完成設置。
500T千斤頂校驗儀 反力框架
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