權(quán)利要求書(shū)： 1.一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)方法包括：獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波，每一所述壓電智能傳感器組包括相對(duì)設(shè)置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)所述接收器，各所述驅(qū)動(dòng)器和各所述接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在所述混凝土結(jié)構(gòu)中；

判斷是否滿足裂縫條件，所述裂縫條件為隨著荷載的遞增，所述應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且所述應(yīng)力波的幅值衰減；

若是，確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫；

所述獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波之前，還包括：

在所述混凝土結(jié)構(gòu)的目標(biāo)區(qū)域的表面制造特征散斑，所述目標(biāo)區(qū)域?yàn)椴荚O(shè)所述壓電智能傳感器組的區(qū)域；

獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷由零逐漸增大時(shí)，數(shù)碼相機(jī)拍攝的所述目標(biāo)區(qū)域的表面變形圖和表面參考圖，所述表面參考圖為所述混凝土結(jié)構(gòu)的載荷為零時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域的表面圖，所述表面變形圖為所述混凝土結(jié)構(gòu)的載荷大于零時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域的表面圖；所述數(shù)碼相機(jī)連續(xù)拍攝獲得目標(biāo)區(qū)域變形過(guò)程中不同時(shí)刻的數(shù)字圖像；

將所述表面變形圖和所述表面參考圖轉(zhuǎn)換為灰度圖，獲得與所述表面變形圖對(duì)應(yīng)的變形灰度圖及與所述表面參考圖對(duì)應(yīng)的參考灰度圖；

以裂縫區(qū)域?yàn)橹行?，在所述參考灰度圖上選擇方形處理區(qū)域，獲得參考處理區(qū)域，所述裂縫區(qū)域?yàn)闈M足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組所在的區(qū)域；

以裂縫區(qū)域?yàn)橹行?，在所述變形灰度圖上選擇方形處理區(qū)域，獲得變形處理區(qū)域；

根據(jù)參考幾何點(diǎn)像素與變形幾何點(diǎn)像素的相關(guān)性，確定與各參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的位置，具體包括：根據(jù)公式： 計(jì)算參考幾何點(diǎn)的像素與各變形幾何點(diǎn)的像素的相關(guān)系數(shù)，其中，r表示相關(guān)系數(shù)，p0表示參考幾何點(diǎn)Q0的像素，pi表示變形幾何點(diǎn)Qi的像素，cov(p0,pi)表示p0與pi的協(xié)方差，σp0表示p0的方差，σpi表示pi的方差；根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)的極值點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)在所述變形灰度圖上的位置坐標(biāo)；所述相關(guān)系數(shù)的極值點(diǎn)為極大值或極小值；所述參考幾何點(diǎn)為所述參考灰度圖上的幾何點(diǎn)，所述變形幾何點(diǎn)為所述變形灰度圖上的幾何點(diǎn)；

根據(jù)各所述參考幾何點(diǎn)的坐標(biāo)及與各所述參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述變形幾何點(diǎn)的坐標(biāo)確定裂縫寬度；

逐一計(jì)算各個(gè)參考幾何點(diǎn)的位移，采用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化，所得圖像中應(yīng)變大的區(qū)域即為裂縫，幾何點(diǎn)的位移值即為裂縫在該點(diǎn)處的寬度；獲取加載過(guò)程不同時(shí)刻的混凝土結(jié)構(gòu)圖像，根據(jù)位移圖像的分析可定位裂縫的分布與寬度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述在所述混凝土結(jié)構(gòu)的目標(biāo)區(qū)域的表面制造特征散斑，具體包括：

在所述目標(biāo)區(qū)域的表面均勻涂覆白漆；

在涂覆好白漆的所述目標(biāo)區(qū)域的表面涂抹黑色斑點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)各所述參考幾何點(diǎn)的坐標(biāo)及與各所述參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述變形幾何點(diǎn)的坐標(biāo)確定裂縫寬度，具體包括：根據(jù)公式： 確定裂縫在參考幾何點(diǎn)Q0處的寬度，其中，x0表示參考幾何點(diǎn)Q0的橫坐標(biāo)，y0表示參考幾何點(diǎn)Q0的縱坐標(biāo)，xi表示與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yi表示與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的縱坐標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述變形處理區(qū)域涵蓋所述參考處理區(qū)域。

5.一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：應(yīng)力波獲取模塊，用于獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波，每一所述壓電智能傳感器組包括相對(duì)設(shè)置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)所述接收器，各所述驅(qū)動(dòng)器和各所述接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在所述混凝土結(jié)構(gòu)中；

判斷模塊，用于判斷是否滿足裂縫條件，所述裂縫條件為隨著荷載的遞增，所述應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且所述應(yīng)力波的幅值衰減；

裂縫確定模塊，用于當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫。

說(shuō)明書(shū)： 一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 裂縫是混凝土梁橋典型的病害，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用直接測(cè)量法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫寬度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采用外貼法在混凝土結(jié)構(gòu)外部粘貼傳感器，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)裂縫分布的

監(jiān)測(cè)。但是，現(xiàn)有裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的表面平整度要求較高，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)

影響結(jié)構(gòu)的正常使用。而且，現(xiàn)有技術(shù)僅能測(cè)量混凝土結(jié)構(gòu)表面的裂縫，無(wú)法監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)

構(gòu)內(nèi)部的裂縫。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的表面平整度要求較低，不影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用，能夠監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂縫。

[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：[0005] 一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法，所述監(jiān)測(cè)方法包括：[0006] 獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波，每一所述壓電智能傳感器組包括相對(duì)設(shè)置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)所述接收器，各所述驅(qū)

動(dòng)器和各所述接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在所述混凝土結(jié)構(gòu)中；

[0007] 判斷是否滿足裂縫條件，所述裂縫條件為隨著荷載的遞增，所述應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且所述應(yīng)力波的幅值衰減；

[0008] 若是，確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫。

[0009] 可選的，所述獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波之前，還包括：

[0010] 在所述混凝土結(jié)構(gòu)的目標(biāo)區(qū)域的表面制造特征散斑，所述目標(biāo)區(qū)域?yàn)椴荚O(shè)所述壓電智能傳感器組的區(qū)域；

[0011] 獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷由零逐漸增大時(shí)，數(shù)碼相機(jī)拍攝的所述目標(biāo)區(qū)域的表面變形圖和表面參考圖，所述表面參考圖為所述混凝土結(jié)構(gòu)的載荷為零時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域的表面

圖，所述表面變形圖為所述混凝土結(jié)構(gòu)的載荷大于零時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域的表面圖。

[0012] 可選的，所述在所述混凝土結(jié)構(gòu)的目標(biāo)區(qū)域的表面制造特征散斑，具體包括：[0013] 在所述目標(biāo)區(qū)域的表面均勻涂覆白漆；[0014] 在涂覆好白漆的所述目標(biāo)區(qū)域的表面涂抹黑色斑點(diǎn)。[0015] 可選的，所述確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫之后，還包括：

[0016] 將所述表面變形圖和所述表面參考圖轉(zhuǎn)換為灰度圖，獲得與所述表面變形圖對(duì)應(yīng)的變形灰度圖及與所述表面參考圖對(duì)應(yīng)的參考灰度圖；

[0017] 以裂縫區(qū)域?yàn)橹行?，在所述參考灰度圖上選擇方形處理區(qū)域，獲得參考處理區(qū)域，所述裂縫區(qū)域?yàn)闈M足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組所在的區(qū)域；

[0018] 以裂縫區(qū)域?yàn)橹行模谒鲎冃位叶葓D上選擇方形處理區(qū)域，獲得變形處理區(qū)域；[0019] 根據(jù)參考幾何點(diǎn)像素與變形幾何點(diǎn)像素的相關(guān)性，確定與各參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的位置，所述參考幾何點(diǎn)為所述參考灰度圖上的幾何點(diǎn)，所述變形幾何點(diǎn)為所述

變形灰度圖上的幾何點(diǎn)；

[0020] 根據(jù)各所述參考幾何點(diǎn)的坐標(biāo)及與各所述參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述變形幾何點(diǎn)的坐標(biāo)確定裂縫寬度。

[0021] 可選的，所述根據(jù)參考幾何點(diǎn)像素與變形幾何點(diǎn)像素的相關(guān)性，確定與各參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的位置，具體包括：

[0022] 根據(jù)公式： 計(jì)算參考幾何點(diǎn)的像素與各變形幾何點(diǎn)的像素的相關(guān)系數(shù)，其中，r表示相關(guān)系數(shù)，p0表示參考幾何點(diǎn)Q0的像素，pi表示變形幾何點(diǎn)Qi的像素，cov

(p0,pi)表示p0與pi的協(xié)方差，σp0表示p0的方差，σpi表示pi的方差；

[0023] 根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)的極值點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)在所述變形灰度圖上的位置坐標(biāo)。

[0024] 可選的，所述根據(jù)各所述參考幾何點(diǎn)的坐標(biāo)及與各所述參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述變形幾何點(diǎn)的坐標(biāo)確定裂縫寬度，具體包括：

[0025] 根據(jù)公式： 確定裂縫在參考幾何點(diǎn)Q0處的寬度，其中，x0表示參考幾何點(diǎn)Q0的橫坐標(biāo)，y0表示參考幾何點(diǎn)Q0的縱坐標(biāo)，xi表示與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)

的變形幾何點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yi表示與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的縱坐標(biāo)。

[0026] 可選的，所述變形處理區(qū)域涵蓋所述參考處理區(qū)域。[0027] 一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：[0028] 應(yīng)力波獲取模塊，用于獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波，每一所述壓電智能傳感器組包括相對(duì)設(shè)置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)

所述接收器，各所述驅(qū)動(dòng)器和各所述接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在所述混凝土結(jié)構(gòu)

中；

[0029] 判斷模塊，用于判斷是否滿足裂縫條件，所述裂縫條件為隨著荷載的遞增，所述應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且所述應(yīng)力波的幅值衰減；

[0030] 裂縫確定模塊，用于當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫。

[0031] 根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：[0032] 本發(fā)明提供的混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，接收器收集到的應(yīng)力波的參數(shù)變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)中是否存在裂縫。隨著混凝土結(jié)構(gòu)

荷載的遞增，若應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且其幅值衰減，則可確定應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能

傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫。本發(fā)明提供的混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，對(duì)

混凝土結(jié)構(gòu)的表面平整度要求較低，各驅(qū)動(dòng)器和各接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在混凝

土結(jié)構(gòu)中，不影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用，能夠監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂縫。

附圖說(shuō)明[0033] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施

例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖

獲得其他的附圖。

[0034] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法的流程圖；[0035] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；[0036] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的特征散斑示意圖。具體實(shí)施方式[0037] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?br>
本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他

實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

[0038] 本發(fā)明的目的是提供一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的表面平整度要求較低，不影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用，能夠監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂縫。

[0039] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

[0040] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)方法的流程圖。如圖1所示，所述監(jiān)測(cè)方法包括：

[0041] 步驟101：獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波，每一所述壓電智能傳感器組包括相對(duì)設(shè)置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)所述接收器，

各所述驅(qū)動(dòng)器和各所述接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在所述混凝土結(jié)構(gòu)中。本實(shí)施例

中，驅(qū)動(dòng)器和接收器均為壓電智能骨料傳感器。

[0042] 步驟102：判斷是否滿足裂縫條件，所述裂縫條件為隨著荷載的遞增，所述應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且所述應(yīng)力波的幅值衰減。

[0043] 步驟103：若是，確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫。

[0044] 作為一種優(yōu)選方案，執(zhí)行所述步驟101：獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波之前，還包括：

[0045] 在所述混凝土結(jié)構(gòu)的目標(biāo)區(qū)域的表面制造特征散斑，所述目標(biāo)區(qū)域?yàn)椴荚O(shè)所述壓電智能傳感器組的區(qū)域。制造特征散斑的方法具體包括：

[0046] 在所述目標(biāo)區(qū)域的表面均勻涂覆白漆；[0047] 在涂覆好白漆的所述目標(biāo)區(qū)域的表面涂抹黑色斑點(diǎn)。[0048] 獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷由零逐漸增大時(shí)，數(shù)碼相機(jī)拍攝的所述目標(biāo)區(qū)域的表面變形圖和表面參考圖，所述表面參考圖為所述混凝土結(jié)構(gòu)的載荷為零時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域的表面

圖，所述表面變形圖為所述混凝土結(jié)構(gòu)的載荷大于零時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域的表面圖。

[0049] 在此基礎(chǔ)上，執(zhí)行所述步驟103：確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫之后，還包括：

[0050] 將所述表面變形圖和所述表面參考圖轉(zhuǎn)換為灰度圖，獲得與所述表面變形圖對(duì)應(yīng)的變形灰度圖及與所述表面參考圖對(duì)應(yīng)的參考灰度圖。

[0051] 以裂縫區(qū)域?yàn)橹行模谒鰠⒖蓟叶葓D上選擇方形處理區(qū)域，獲得參考處理區(qū)域，所述裂縫區(qū)域?yàn)闈M足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組所在的區(qū)域。

[0052] 以裂縫區(qū)域?yàn)橹行?，在所述變形灰度圖上選擇方形處理區(qū)域，獲得變形處理區(qū)域。[0053] 根據(jù)參考幾何點(diǎn)像素與變形幾何點(diǎn)像素的相關(guān)性，確定與各參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的位置，所述參考幾何點(diǎn)為所述參考灰度圖上的幾何點(diǎn)，所述變形幾何點(diǎn)為所述

變形灰度圖上的幾何點(diǎn)。具體包括：

[0054] 根據(jù)公式： 計(jì)算參考幾何點(diǎn)的像素與各變形幾何點(diǎn)的像素的相關(guān)系數(shù)，其中，r表示相關(guān)系數(shù)，p0表示參考幾何點(diǎn)Q0的像素，pi表示變形幾何點(diǎn)Qi的像素，1≤i

≤N，N表示變形幾何點(diǎn)的數(shù)量，cov(p0,pi)表示p0與pi的協(xié)方差，σp0表示p0的方差，σpi表示pi

的方差；

[0055] 根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)的極值點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)在所述變形灰度圖上的位置坐標(biāo)。

[0056] 根據(jù)各所述參考幾何點(diǎn)的坐標(biāo)及與各所述參考幾何點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述變形幾何點(diǎn)的坐標(biāo)確定裂縫寬度。具體包括：

[0057] 根據(jù)公式： 確定裂縫在參考幾何點(diǎn)Q0處的寬度，其中，x0表示參考幾何點(diǎn)Q0的橫坐標(biāo)，y0表示參考幾何點(diǎn)Q0的縱坐標(biāo)，xi表示與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)

的變形幾何點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yi表示與參考幾何點(diǎn)Q0對(duì)應(yīng)的變形幾何點(diǎn)的縱坐標(biāo)。

[0058] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種混凝土裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

[0059] 應(yīng)力波獲取模塊201，用于獲取混凝土結(jié)構(gòu)的載荷逐漸增大時(shí)，各壓電智能傳感器組中接收器收集到的應(yīng)力波，每一所述壓電智能傳感器組包括相對(duì)設(shè)置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一

個(gè)所述接收器，各所述驅(qū)動(dòng)器和各所述接收器通過(guò)鉆孔灌漿的方式埋置在所述混凝土結(jié)構(gòu)

中；

[0060] 判斷模塊202，用于判斷是否滿足裂縫條件，所述裂縫條件為隨著荷載的遞增，所述應(yīng)力波的傳播時(shí)間差增大，且所述應(yīng)力波的幅值衰減；

[0061] 裂縫確定模塊203，用于當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，確定滿足裂縫條件的應(yīng)力波對(duì)應(yīng)的壓電智能傳感器組的驅(qū)動(dòng)器和接收器之間存在裂縫。

[0062] 本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程如下：[0063] (1)通過(guò)鉆孔灌漿的方式將壓電智能骨料傳感器埋置在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，各壓電智能傳感器組中的兩個(gè)壓電智能骨料傳感器互為驅(qū)動(dòng)器和接收器，即，其中一個(gè)為驅(qū)動(dòng)器，

用于激發(fā)應(yīng)力波，另一個(gè)為接收器，用于接收應(yīng)力波數(shù)據(jù)。

[0064] (2)在混凝土結(jié)構(gòu)31的目標(biāo)區(qū)域，即布設(shè)傳感器的區(qū)域表面制造圖3所示的特征散斑32，這些特征散斑32代表結(jié)構(gòu)表面上的幾何點(diǎn)。特征散斑32的制作方法為：先用白漆涂抹

目標(biāo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)表面，然后在涂好白漆的結(jié)構(gòu)表面涂抹黑色斑點(diǎn)，黑色斑點(diǎn)即為特征散斑

32。

[0065] (3)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載，使其產(chǎn)生變形。連接外部激勵(lì)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，外部電信號(hào)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械信號(hào)，機(jī)械信號(hào)以應(yīng)力波的形式在混凝土結(jié)構(gòu)

中傳播，直到被相應(yīng)的接收器捕捉到，接收器將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為應(yīng)力波電信號(hào)并存儲(chǔ)在信

號(hào)采集設(shè)備中。通過(guò)高清數(shù)碼相機(jī)連續(xù)拍攝獲得目標(biāo)區(qū)域變形過(guò)程中不同時(shí)刻的數(shù)字圖

像。

[0066] (4)根據(jù)接收器收集到的應(yīng)力波波形信息，包括應(yīng)力波傳播時(shí)間差和幅值的變化趨勢(shì)確定裂縫的分布情況。具體包括：在傳感器布設(shè)區(qū)域，在某對(duì)驅(qū)動(dòng)器和接收器之間，將

荷載為零時(shí)接收器接收到的應(yīng)力波傳播時(shí)間差(Δt0)和幅值(A0)作為主要參考指標(biāo)，隨著

荷載的遞增，若接收器接收到的應(yīng)力波傳播時(shí)間差增大，即Δti＞Δt0，且幅值衰減，即Ai<

A0，則可以判定出該驅(qū)動(dòng)器與傳感器之間的混凝土中產(chǎn)生了裂縫。其中，Δti表示載荷大于

零時(shí)，接收器接收到的應(yīng)力波傳播時(shí)間差。Δt0表示載荷等于零時(shí)，接收器接收到的應(yīng)力波

傳播時(shí)間差。Ai表示載荷大于零時(shí)，接收器接收到的應(yīng)力波幅值。A0表示載荷等于零時(shí)，接收

器接收到的應(yīng)力波幅值。

[0067] (5)將變形前后的圖像批量轉(zhuǎn)換為灰度照片，獲得與表面變形圖對(duì)應(yīng)的變形灰度圖及與表面參考圖對(duì)應(yīng)的參考灰度圖。以裂縫區(qū)域?yàn)橹行?，在參考灰度圖上選擇方形處理

區(qū)域，獲得參考處理區(qū)域。以裂縫區(qū)域?yàn)橹行?，在所述變形灰度圖上選擇方形處理區(qū)域，獲

得變形處理區(qū)域，其中，變形處理區(qū)域涵蓋參考處理區(qū)域。根據(jù)相關(guān)算法判斷參考灰度圖與

變形灰度圖所選擇的方形處理區(qū)域中，數(shù)字散斑圖像幾何點(diǎn)像素的相關(guān)性，根據(jù)公式(1)求

解其相關(guān)系數(shù)r，相關(guān)系數(shù)的極值點(diǎn)(極大值或極小值)所在的坐標(biāo)(xi,yi)即為對(duì)應(yīng)的變形

幾何點(diǎn)在變形灰度圖上的位置坐標(biāo)。參考灰度圖上的幾何點(diǎn)與變形灰度圖上對(duì)應(yīng)的幾何點(diǎn)

坐標(biāo)的位移d即為裂縫在該幾何點(diǎn)處的寬度。位移的計(jì)算公式為式(2)。逐一計(jì)算各個(gè)幾何

點(diǎn)的位移，采用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化，所得圖像中應(yīng)變較大的區(qū)域即為裂縫，幾何

點(diǎn)的位移值即為裂縫在該點(diǎn)處的寬度。

[0068][0069][0070] 本發(fā)明采用可埋置在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓電智能傳感器通過(guò)激發(fā)、接收壓電應(yīng)力波的形式進(jìn)行信號(hào)的獲取，從而通過(guò)分析應(yīng)力波傳播特性來(lái)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂縫。

本發(fā)明進(jìn)一步結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)，獲取加載過(guò)程不同時(shí)刻的混凝土結(jié)構(gòu)圖像，根

據(jù)位移圖像的分析可定位裂縫的分布與寬度，裂縫寬度監(jiān)測(cè)精度可達(dá)0.04mm。而且，全程無(wú)

損實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。

[0071] 基于本發(fā)明提供的技術(shù)方案，還可進(jìn)一步建立裂縫寬度與應(yīng)力波參數(shù)的關(guān)系模型，加強(qiáng)對(duì)裂縫寬度對(duì)應(yīng)力波傳播影響的認(rèn)識(shí)。

[0072] 本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

[0073] 本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)

本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不

應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。