文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统及监测方法与流程

1.本发明涉及超声波无损监控技术领域，具体涉及文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统及监测方法。


背景技术：

2.建筑文物(石质、木质)在生态、历史、文化与经济等方面有不可估量的价值，其健康诊断与无损检测具有重要的社会意义。
3.建筑文物在重力载荷(结构载荷)、环境(温度、湿度等)作用下，其结构表面与内部都会发生物理与化学变化。
4.定量实时监测文物材质参数(强度、密度、缺陷、湿度等)的变化(特别是内部的变化)对文物保护作出科学决策具有重要的价值。
5.传统的取样测试(有损测试)材质参数方法难以满足文物保护对文物原位材质参数测试的需求。如何无损快速测试出建筑文物结构原位材质参数在环境变化过程中的变化是文物保护的新技术领域。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统及监测方法，为主动式超声波无损检测：仪器主动向结构内部发送特定超声波，并可根据结构监测状态变化调整超声波发射采集参数，实现更精准的测试与监测。
7.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
8.一种文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，包括超声波发生器、数据采集系统和数据分析系统；
9.所述超声波发生器用于发出超声波；
10.所述数据采集系统用于采集超声波在进入文物结构前后的数据；
11.所述数据分析系统根据数据采集系统的数据分析文物结构是否有缺陷。
12.作为上述技术方案的进一步改进：
13.优选地，所述数据采集系统采集超声波的波速、频率、相位、幅度、衰减值。
14.优选地，所述超声波分为纵波、横波、面波。
15.优选地，所述数据分析系统根据运动学和动力学特征，结合文物的物理力学参数进行分析。
16.优选地，所述监测系统检测石材、木材的声波参数作为文物结构的对照参数。
17.本发明还提供一种文物结构内部状态超声远程主动无损监测方法，采用上述权利要求，所述监测方法包括以下步骤：
18.(1)检测与待检测文物结构相同或相似的石材、木材的声波参数；
19.(2)将声波发生器和数据采集系统安装于文物结构的表面；
20.(3)通过网络远程主动监测文物结构的状态，并根据文物结构变化调整监测参数。
21.优选地，通过高级信号处理方法自动提取数字超声信号特征，得到结构内部状态评估参数。
22.本发明提供的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，与现有技术相比有以下优点：
23.本发明的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，通过提升或降落百叶叶片，来控制窗户通光量，无需再加装窗帘，密封内置的百叶窗可以长时间保持清洁不需打扫。
24.本发明的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统及监测方法，仪器主动向结构内部发送特定超声波，超声波与结构内部微结构相互作用，传感器采集相互作用的超声波并通过仪器进行数字化。仪器软件通过高级信号处理方法自动提取数字超声信号特征，得到结构内部状态评估参数。仪器为主动式超声波无损检测：仪器主动向结构内部发送特定超声波，并可根据结构监测状态变化调整超声波发射采集参数，实现更精准的测试与监测。
附图说明
25.图1是本发明岩石的波速-密度监测图。
26.图2是本发明岩石的波速-空隙率监测图。
27.图3是本发明岩石的波速-抗压强度监测图。
28.图4是本发明岩石的波速-静弹模量监测图。
29.图5是本发明木材的波速-含水率监测图。
30.图6是本发明木材的动弹性模量-温度监测图。
31.图7是本发明木材的波速-温度监测图。
32.图8是本发明声吸收-缺陷监测图。
具体实施方式
33.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
34.图1示出了本发明文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统的一种实施方式，监测系统包括超声波发生器、数据采集系统和数据分析系统；
35.超声波发生器用于发出超声波；
36.数据采集系统用于采集超声波在进入文物结构前后的数据；
37.数据分析系统根据数据采集系统的数据分析文物结构是否有缺陷。
38.本实施例中，数据采集系统采集超声波的波速、频率、相位、幅度、衰减值。
39.本实施例中，超声波分为纵波、横波、面波。
40.本实施例中，数据分析系统根据运动学和动力学特征，结合文物的物理力学参数进行分析。
41.本实施例中，监测系统检测石材、木材的声波参数作为文物结构的对照参数。
42.本实施例文物结构内部状态超声远程主动无损监测方法，包括以下步骤：
43.(1)检测与待检测文物结构相同或相似的石材、木材的声波参数；
44.(2)将声波发生器和数据采集系统安装于文物结构的表面；
45.(3)通过网络远程主动监测文物结构的状态，并根据文物结构变化调整监测参数。
46.仪器可进行远程操作控制：仪器操作系统为华为4g全网通平板电脑，八核高清10.1英寸屏，适合室内外操作使用，可在办公室操作现场仪器，节省人力物力。
47.仪器为主动式超声波无损检测：仪器主动向结构内部发送特定超声波，并可根据结构监测状态变化调整超声波发射采集参数，实现更精准的测试与监测。
48.仪器可自动实现结构特征参数实时监测报警功能：根据结构监测需要，可设定监测时间间隔为秒、分、小时及天，并可在办公室随时调整，可实现短时高频或者长期低频结构状态监测。
49.仪器主动向结构内部发送特定超声波，超声波与结构内部微结构相互作用，传感器采集相互作用的超声波并通过仪器进行数字化。
50.仪器软件通过高级信号处理方法自动提取数字超声信号特征，得到结构内部状态评估参数。
51.上述实施案例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。


技术特征：
1.一种文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，其特征在于，包括超声波发生器、数据采集系统和数据分析系统；所述超声波发生器用于发出超声波；所述数据采集系统用于采集超声波在进入文物结构前后的数据；所述数据分析系统根据数据采集系统的数据分析文物结构是否有缺陷。2.根据权利要求1所述的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，其特征在于，所述数据采集系统采集超声波的波速、频率、相位、幅度、衰减值。3.根据权利要求2所述的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，其特征在于，所述超声波分为纵波、横波、面波。4.根据权利要求3所述的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，其特征在于，所述数据分析系统根据运动学和动力学特征，结合文物的物理力学参数进行分析。5.根据权利要求4所述的文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，其特征在于，所述监测系统检测石材、木材的声波参数作为文物结构的对照参数。6.一种文物结构内部状态超声远程主动无损监测方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一项的权利要求，所述监测方法包括以下步骤：(1)检测与待检测文物结构相同或相似的石材、木材的声波参数；(2)将声波发生器和数据采集系统安装于文物结构的表面；(3)通过网络远程主动监测文物结构的状态，并根据文物结构变化调整监测参数。7.根据权利要求6所述的文物结构内部状态超声远程主动无损监测方法，其特征在于，通过高级信号处理方法自动提取数字超声信号特征，得到结构内部状态评估参数。

技术总结
本发明公开了一种文物结构内部状态超声远程主动无损监测系统，包括超声波发生器、数据采集系统和数据分析系统；所述超声波发生器用于发出超声波；所述数据采集系统用于采集超声波在进入文物结构前后的数据；所述数据分析系统根据数据采集系统的数据分析文物结构是否有缺陷。本发明还公开一种文物结构内部状态超声远程主动无损监测方法，采用上述权利要求，所述监测方法包括以下步骤：(1)检测与待检测文物结构相同或相似的石材、木材的声波参数；(2)将声波发生器和数据采集系统安装于文物结构的表面；(3)通过网网络远程主动监测文物结构的状态，并根据文物结构变化调整监测参数。数。数。


技术研发人员：龙士国
受保护的技术使用者：湖南天功测控科技有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25