本發(fā)明涉及混凝土性能檢測(cè)，尤其涉及一種混凝土性能檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、混凝土作為最常用的建筑材料之一，其性能直接影響著建筑物的安全性和耐久性。隨著現(xiàn)代建筑對(duì)結(jié)構(gòu)安全和使用壽命要求的不斷提高，以及大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)、特殊環(huán)境下結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，對(duì)混凝土性能檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的混凝土性能檢測(cè)方法主要依賴于破壞性試驗(yàn)，例如鉆芯取樣、回彈法等，存在操作繁瑣、成本高、對(duì)結(jié)構(gòu)損傷大等缺點(diǎn)。因此，發(fā)展無損檢測(cè)技術(shù)成為混凝土性能檢測(cè)的重要方向。近年來，超聲波檢測(cè)、電磁波檢測(cè)、紅外熱成像等無損檢測(cè)技術(shù)在混凝土性能檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。這些技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地獲取混凝土內(nèi)部信息，無需破壞結(jié)構(gòu)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2、但現(xiàn)有的無損檢測(cè)存在檢測(cè)精度低，缺乏定量化的評(píng)估指標(biāo)的缺陷問題?，F(xiàn)有的無損檢測(cè)方法大多只能定性或半定量地評(píng)估混凝土性能，例如超聲波檢測(cè)主要依靠波速、波幅等參數(shù)的變化來判斷混凝土內(nèi)部缺陷，但難以精確確定缺陷的尺寸、形狀和類型。缺乏統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)估指標(biāo)體系，難以對(duì)混凝土性能進(jìn)行定量化評(píng)估，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的可比性和可靠性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種混凝土性能檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)，以解決至少一個(gè)上述技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種混凝土性能檢測(cè)方法，包括以下步驟：

3、步驟s1：對(duì)待測(cè)混凝土區(qū)域進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)部署，得到超聲波傳感器排布方案；根據(jù)超聲波傳感器排布方案進(jìn)行多通道超聲波探傷儀數(shù)據(jù)采集，得到原始超聲矩陣；

4、步驟s2：對(duì)原始超聲矩陣進(jìn)行超聲矩陣重組處理，得到預(yù)處理超聲矩陣；

5、步驟s3：對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)到達(dá)時(shí)間殘差計(jì)算，得到到達(dá)時(shí)間殘差矩陣；根據(jù)到達(dá)時(shí)間殘差矩陣進(jìn)行聲速模型修正并進(jìn)行聲速斷層圖像生成，得到聲速斷層圖像；

6、步驟s4：根據(jù)聲速斷層圖像對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)時(shí)頻分析，得到時(shí)頻特征矩陣；據(jù)聲速斷層圖像以及時(shí)頻特征矩陣進(jìn)行缺陷特征提取并進(jìn)行缺陷特征數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，得到缺陷特征數(shù)據(jù)庫；

7、步驟s5：根據(jù)聲速斷層圖像以及缺陷特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)分析，得到力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)；對(duì)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷影響區(qū)域識(shí)別，得到缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)；根據(jù)缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行性能指標(biāo)計(jì)算，得到性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集；根據(jù)缺陷影響區(qū)域圖以及性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行性能評(píng)估報(bào)告生成，得到性能評(píng)估報(bào)告，以實(shí)現(xiàn)混凝土性能檢測(cè)作業(yè)。

8、本發(fā)明通過合理的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和多通道數(shù)據(jù)采集，可以獲取到覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域的、包含豐富缺陷信息的高質(zhì)量超聲波數(shù)據(jù)，為后續(xù)的信號(hào)處理和分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有效提高檢測(cè)精度和可靠性。通過一系列去噪、分解、提取和重組操作，有效去除了原始超聲矩陣中的干擾信息，突出了缺陷特征，為后續(xù)分析提供了更清晰、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高了缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確率和可靠性。通過利用超聲波信號(hào)到達(dá)時(shí)間信息和反演算法，逐步優(yōu)化聲速模型，最終生成高精度的聲速斷層圖像，為混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的可視化檢測(cè)提供可靠的技術(shù)支持，并為后續(xù)的缺陷分析提供準(zhǔn)確的空間信息。通過提取聲速異常區(qū)域、結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)、進(jìn)行時(shí)頻分析和特征提取，可以從海量數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)識(shí)別缺陷，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和分類，為混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的智能化檢測(cè)和評(píng)估提供技術(shù)支持。通過結(jié)合無損檢測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬技術(shù)，可以對(duì)缺陷影響進(jìn)行多角度、定量化的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的定量化評(píng)估，為結(jié)構(gòu)安全預(yù)警、維護(hù)決策和壽命預(yù)測(cè)提供有效的技術(shù)支持，并最終生成可視化、易于理解的評(píng)估報(bào)告。因此，本發(fā)明提供了一種混凝土性能檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的混凝土性能檢測(cè)方法存在檢測(cè)精度低，缺乏定量化的評(píng)估指標(biāo)的缺陷問題。通過引入先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)、聲速斷層成像技術(shù)、缺陷特征提取技術(shù)和力學(xué)響應(yīng)分析技術(shù)，有效解決了現(xiàn)有混凝土無損檢測(cè)方法精度低、缺乏定量化評(píng)估指標(biāo)的弊端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土性能的高精度、定量化檢測(cè)。

9、優(yōu)選地，步驟s1包括以下步驟：

10、步驟s11：對(duì)待測(cè)混凝土區(qū)域進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)部署，得到超聲波傳感器排布方案；

11、步驟s12：獲取三維成像需求數(shù)據(jù)；根據(jù)超聲波傳感器排布方案以及三維成像需求數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描路徑規(guī)劃，得到三維掃描路徑圖；

12、步驟s13：根據(jù)三維掃描路徑圖利用多通道超聲波探傷儀進(jìn)行信號(hào)同步采集，得到多通道時(shí)域信號(hào)；

13、步驟s14：對(duì)多通道時(shí)域信號(hào)以及三維掃描路徑圖進(jìn)行信號(hào)位置標(biāo)記，得到空間標(biāo)記時(shí)域信號(hào)；

14、步驟s15：根據(jù)空間標(biāo)記時(shí)域信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)建，得到原始超聲矩陣。

15、本發(fā)明通過根據(jù)待測(cè)區(qū)域的特點(diǎn)制定合理的傳感器排布方案，可以確保獲取到覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域的有效信號(hào)，為后續(xù)的三維成像和缺陷分析奠定基礎(chǔ)。獲取三維成像需求數(shù)據(jù)并結(jié)合傳感器排布方案進(jìn)行掃描路徑規(guī)劃，可以生成高效、完整的掃描路徑，確保采集到足夠的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率的三維成像。按照規(guī)劃好的三維掃描路徑進(jìn)行多通道超聲波信號(hào)同步采集，可以獲取到包含豐富缺陷信息的時(shí)域信號(hào)，為后續(xù)的信號(hào)處理和分析提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)采集到的多通道時(shí)域信號(hào)進(jìn)行信號(hào)位置標(biāo)記，將時(shí)間信息與空間位置信息相關(guān)聯(lián)，為后續(xù)構(gòu)建空間信息矩陣提供必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使得后續(xù)的分析能夠準(zhǔn)確定位缺陷。根據(jù)空間標(biāo)記的時(shí)域信號(hào)構(gòu)建原始超聲矩陣，將三維空間信息融入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，為后續(xù)的聲速斷層成像和缺陷識(shí)別等操作提供完整、準(zhǔn)確的空間參考。

16、優(yōu)選地，步驟s2包括以下步驟：

17、步驟s21：對(duì)原始超聲矩陣進(jìn)行時(shí)頻信號(hào)去噪，得到去噪時(shí)頻信號(hào)矩陣；對(duì)去噪時(shí)頻信號(hào)矩陣進(jìn)行信號(hào)相關(guān)性分析，得到去共性干擾信號(hào)矩陣；

18、步驟s22：利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解技術(shù)對(duì)去共性干擾信號(hào)矩陣進(jìn)行模態(tài)分解，得到模態(tài)分量數(shù)據(jù)；根據(jù)模態(tài)分量數(shù)據(jù)進(jìn)行敏感模態(tài)篩選，得到敏感模態(tài)信號(hào)矩陣；

19、步驟s23：對(duì)敏感模態(tài)信號(hào)矩陣進(jìn)行信號(hào)包絡(luò)提取，得到信號(hào)包絡(luò)矩陣；

20、步驟s24：根據(jù)原始超聲矩陣的時(shí)空數(shù)據(jù)對(duì)信號(hào)包絡(luò)矩陣進(jìn)行超聲矩陣重組，得到預(yù)處理超聲矩陣。

21、本發(fā)明通過時(shí)頻信號(hào)去噪，可以有效去除環(huán)境噪聲和系統(tǒng)干擾對(duì)原始信號(hào)的影響，提高信號(hào)的信噪比。而信號(hào)相關(guān)性分析則可以進(jìn)一步去除通道間的共性干擾，例如電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等，進(jìn)一步提高信號(hào)質(zhì)量，為后續(xù)分析提供更純凈的信號(hào)。利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解技術(shù)可以將去噪后的信號(hào)分解成多個(gè)具有物理意義的模態(tài)分量，并通過敏感模態(tài)篩選，保留對(duì)缺陷信息敏感的分量，去除其他無關(guān)信息，從而突出缺陷信號(hào)，提高缺陷識(shí)別的靈敏度。對(duì)敏感模態(tài)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)提取可以去除信號(hào)的載波頻率信息，保留信號(hào)的幅度變化信息，更清晰地反映缺陷的反射回波信號(hào)，有利于后續(xù)的缺陷定位和成像。根據(jù)原始超聲矩陣的時(shí)空信息對(duì)信號(hào)包絡(luò)矩陣進(jìn)行重組，可以將經(jīng)過降噪和特征提取的信號(hào)重新映射回三維空間，構(gòu)建包含更清晰缺陷信息的預(yù)處理超聲矩陣，為后續(xù)的聲速斷層成像和缺陷識(shí)別提供更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

22、優(yōu)選地，步驟s3包括以下步驟：

23、步驟s31：對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)到達(dá)時(shí)間提取，得到信號(hào)到達(dá)時(shí)間矩陣；

24、步驟s32：根據(jù)信號(hào)到達(dá)時(shí)間矩陣以及超聲波傳感器排布方案中的傳感器幾何布局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行傳播路徑構(gòu)建，得到超聲波傳播路徑圖；對(duì)超聲波傳播路徑圖進(jìn)行路徑分割與編碼，得到編碼網(wǎng)格單元圖；

25、步驟s33：根據(jù)超聲波傳播路徑圖以及編碼網(wǎng)格單元圖進(jìn)行路徑長度計(jì)算，得到路徑長度矩陣；

26、步驟s34：利用預(yù)設(shè)的初始聲速模型以及路徑長度矩陣進(jìn)行正演模擬計(jì)算，得到理論到達(dá)時(shí)間矩陣；

27、步驟s35：根據(jù)理論到達(dá)時(shí)間矩陣以及信號(hào)到達(dá)時(shí)間矩陣進(jìn)行殘差計(jì)算，得到到達(dá)時(shí)間殘差矩陣；

28、步驟s36：根據(jù)到達(dá)時(shí)間殘差矩陣對(duì)預(yù)設(shè)的初始聲速模型進(jìn)行聲速模型修正，得到優(yōu)化聲速模型；根據(jù)優(yōu)化聲速模型進(jìn)行聲速斷層圖像生成，得到聲速斷層圖像。

29、本發(fā)明通過對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)到達(dá)時(shí)間提取，可以準(zhǔn)確獲取超聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的時(shí)間信息，這是進(jìn)行聲速斷層成像和缺陷定位的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)信號(hào)到達(dá)時(shí)間和傳感器排布信息構(gòu)建超聲波傳播路徑圖，可以直觀地展示超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)中的傳播路徑，為后續(xù)的路徑長度計(jì)算和聲速模型修正提供基礎(chǔ)。而對(duì)傳播路徑進(jìn)行分割編碼，則可以將復(fù)雜的傳播路徑簡化為規(guī)則的網(wǎng)格單元，便于進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析。根據(jù)傳播路徑和編碼網(wǎng)格單元圖計(jì)算路徑長度，可以將超聲波傳播時(shí)間轉(zhuǎn)化為具體的傳播距離，為后續(xù)計(jì)算理論到達(dá)時(shí)間提供必要的數(shù)據(jù)。利用預(yù)設(shè)的初始聲速模型和路徑長度矩陣進(jìn)行正演模擬，可以得到基于假設(shè)聲速模型的理論到達(dá)時(shí)間，為后續(xù)計(jì)算到達(dá)時(shí)間殘差提供參考依據(jù)。通過計(jì)算理論到達(dá)時(shí)間與實(shí)際到達(dá)時(shí)間之間的殘差，可以找出實(shí)際聲速與假設(shè)聲速之間的差異，為后續(xù)修正聲速模型提供依據(jù)。根據(jù)到達(dá)時(shí)間殘差對(duì)初始聲速模型進(jìn)行修正，可以得到更接近實(shí)際情況的優(yōu)化聲速模型，從而生成更準(zhǔn)確的聲速斷層圖像，提高缺陷定位和識(shí)別的精度。

30、優(yōu)選地，步驟s4包括以下步驟：

31、步驟s41：對(duì)聲速斷層圖像進(jìn)行聲速異常區(qū)域提取，得到聲速異常區(qū)域掩膜；

32、步驟s42：獲取工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)聲速異常區(qū)域掩膜進(jìn)行成像區(qū)域確定，得到成像區(qū)域掩膜；

33、步驟s43：根據(jù)成像區(qū)域掩膜對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)時(shí)頻分析，得到時(shí)頻特征矩陣；

34、步驟s44：根據(jù)聲速斷層圖像以及時(shí)頻特征矩陣進(jìn)行缺陷特征提取，得到缺陷特征向量；

35、步驟s45：對(duì)缺陷特征向量進(jìn)行缺陷類型分類，得到缺陷類型標(biāo)簽數(shù)據(jù)；根據(jù)缺陷類型標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷特征數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，得到缺陷特征數(shù)據(jù)庫。

36、本發(fā)明通過對(duì)聲速斷層圖像進(jìn)行聲速異常區(qū)域提取，可以快速識(shí)別出混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷的區(qū)域，為后續(xù)的精細(xì)化分析提供目標(biāo)區(qū)域。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)聲速異常區(qū)域進(jìn)行篩選，可以排除一些由正常結(jié)構(gòu)變化或材料不均勻性導(dǎo)致的假缺陷，提高缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確性，并更有針對(duì)性地進(jìn)行后續(xù)分析。根據(jù)成像區(qū)域掩膜對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)時(shí)頻分析，可以提取更精細(xì)的缺陷特征信息，例如缺陷的頻率特性、能量分布等，為后續(xù)的缺陷特征提取提供更豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。綜合聲速斷層圖像和時(shí)頻特征矩陣進(jìn)行缺陷特征提取，可以更全面、準(zhǔn)確地描述缺陷的幾何特征、聲學(xué)特征等信息，為后續(xù)的缺陷識(shí)別和分類提供更可靠的依據(jù)。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)缺陷特征向量進(jìn)行分類，可以自動(dòng)識(shí)別缺陷類型，并通過構(gòu)建缺陷特征數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的缺陷識(shí)別模型訓(xùn)練和性能評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持，提高缺陷識(shí)別的智能化水平。

37、優(yōu)選地，步驟s44包括以下步驟：

38、步驟s441：對(duì)聲速斷層圖像進(jìn)行聲速模型插值處理，得到高分辨率聲速模型；

39、步驟s442：根據(jù)高分辨率聲速模型進(jìn)行延遲時(shí)間計(jì)算，得到延遲時(shí)間矩陣；

40、步驟s443：利用延遲時(shí)間矩陣對(duì)時(shí)頻特征矩陣進(jìn)行信號(hào)聚焦疊加，得到缺陷成像結(jié)果數(shù)據(jù)；

41、步驟s444：對(duì)缺陷成像結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分割與增強(qiáng)，得到增強(qiáng)缺陷圖像；對(duì)增強(qiáng)缺陷圖像進(jìn)行缺陷區(qū)域提取，得到缺陷像素集；

42、步驟s445：根據(jù)缺陷像素集進(jìn)行缺陷特征計(jì)算，得到缺陷特征向量。

43、本發(fā)明通過對(duì)聲速斷層圖像進(jìn)行聲速模型插值處理，可以提高聲速模型的空間分辨率，從而更精確定位缺陷的位置和邊界，為后續(xù)的缺陷成像和特征提取提供更準(zhǔn)確的空間信息。根據(jù)高分辨率聲速模型計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)到傳感器的延遲時(shí)間，可以補(bǔ)償由于聲速差異導(dǎo)致的信號(hào)到達(dá)時(shí)間差異，為后續(xù)的信號(hào)聚焦疊加提供必要的校正信息。利用延遲時(shí)間矩陣對(duì)時(shí)頻特征矩陣進(jìn)行信號(hào)聚焦疊加，可以將分散在不同傳感器上的缺陷信號(hào)校準(zhǔn)到正確的位置并進(jìn)行疊加，從而提高缺陷成像的分辨率和信噪比，使缺陷圖像更加清晰。對(duì)缺陷成像結(jié)果進(jìn)行圖像分割與增強(qiáng)，可以將缺陷區(qū)域與背景區(qū)域區(qū)分開來，并提高缺陷區(qū)域的對(duì)比度和清晰度，使缺陷更加容易識(shí)別和提取。根據(jù)缺陷像素集計(jì)算缺陷特征向量，可以將缺陷的幾何特征、紋理特征等信息量化，為后續(xù)的缺陷識(shí)別、分類和評(píng)估提供更豐富、更客觀的數(shù)據(jù)支持。

44、優(yōu)選地，步驟s5包括以下步驟：

45、步驟s51：根據(jù)聲速斷層圖像以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)模型重建，得到三維結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)缺陷特征數(shù)據(jù)庫對(duì)三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行缺陷信息映射，得到含缺陷結(jié)構(gòu)模型；

46、步驟s52：獲取混凝土材料屬性數(shù)據(jù)；根據(jù)混凝土材料屬性數(shù)據(jù)對(duì)含缺陷結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行材料屬性賦值，得到材料屬性賦予模型；

47、步驟s53：對(duì)材料屬性賦予模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并進(jìn)行邊界條件設(shè)定，得到有限元分析模型；對(duì)有限元分析模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得到力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

48、步驟s54：對(duì)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷影響區(qū)域識(shí)別，得到缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)，其中缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)包括缺陷區(qū)域應(yīng)力數(shù)據(jù)以及缺陷區(qū)域位移數(shù)據(jù)；

49、步驟s55：根據(jù)缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行性能指標(biāo)計(jì)算，得到性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集；

50、步驟s56：對(duì)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行不確定性分析，得到性能指標(biāo)置信區(qū)間；

51、步驟s57：對(duì)缺陷影響區(qū)域圖、性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集以及性能指標(biāo)置信區(qū)間進(jìn)行性能評(píng)估報(bào)告生成，得到性能評(píng)估報(bào)告。

52、本發(fā)明通過根據(jù)聲速斷層圖像重建三維結(jié)構(gòu)模型，并結(jié)合缺陷特征數(shù)據(jù)庫映射缺陷信息，可以構(gòu)建出包含真實(shí)缺陷信息的數(shù)字化模型，為后續(xù)的力學(xué)分析提供準(zhǔn)確的幾何和缺陷信息基礎(chǔ)。為含缺陷結(jié)構(gòu)模型賦予真實(shí)的混凝土材料屬性，可以使力學(xué)分析更接近實(shí)際情況，從而更準(zhǔn)確地評(píng)估缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。對(duì)材料屬性賦予模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)定，并進(jìn)行有限元數(shù)值模擬計(jì)算，可以模擬結(jié)構(gòu)在荷載作用下的真實(shí)受力狀態(tài)，獲取關(guān)鍵位置的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)，為缺陷影響區(qū)域識(shí)別和性能指標(biāo)計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過對(duì)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以識(shí)別出受缺陷影響的區(qū)域，并提取該區(qū)域的應(yīng)力和位移數(shù)據(jù)，為后續(xù)的性能指標(biāo)計(jì)算提供直接依據(jù)。根據(jù)缺陷影響區(qū)域和缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)構(gòu)的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度以及剛度和耐久性等性能指標(biāo)，可以量化評(píng)估缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響程度，為結(jié)構(gòu)安全評(píng)估提供關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行不確定性分析，可以評(píng)估性能指標(biāo)的可靠性和置信度，為工程決策提供更全面的參考信息。生成包含缺陷影響區(qū)域、性能指標(biāo)及其置信區(qū)間的性能評(píng)估報(bào)告，可以直觀、全面地展示缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響，為結(jié)構(gòu)維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。

53、優(yōu)選地，步驟s54包括以下步驟：

54、步驟s541：根據(jù)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)力集中區(qū)域識(shí)別，得到應(yīng)力集中區(qū)域數(shù)據(jù)；根據(jù)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)變集中區(qū)域識(shí)別，得到應(yīng)變集中區(qū)域數(shù)據(jù)；根據(jù)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行位移突變區(qū)域識(shí)別，得到位移突變區(qū)域數(shù)據(jù)；

55、步驟s542：基于應(yīng)力集中區(qū)域數(shù)據(jù)、應(yīng)變集中區(qū)域數(shù)據(jù)以及位移突變區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行裂縫拓展路徑預(yù)測(cè)，得到裂縫拓展路徑數(shù)據(jù)；

56、步驟s543：對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域數(shù)據(jù)、應(yīng)變集中區(qū)域數(shù)據(jù)、位移突變區(qū)域數(shù)據(jù)以及裂縫拓展路徑數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷影響區(qū)域合并，得到綜合缺陷影響區(qū)域數(shù)據(jù)；

57、步驟s544：對(duì)綜合缺陷影響區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷影響程度量化，得到缺陷影響程度指標(biāo)；

58、步驟s545：根據(jù)缺陷影響程度指標(biāo)以及綜合缺陷影響區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷影響區(qū)域數(shù)據(jù)生成，得到缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)。

59、本發(fā)明通過分別識(shí)別應(yīng)力集中區(qū)域、應(yīng)變集中區(qū)域和位移突變區(qū)域，可以更全面地捕捉缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響，避免遺漏關(guān)鍵信息，為后續(xù)的缺陷影響區(qū)域分析提供更全面的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；趹?yīng)力、應(yīng)變和位移信息預(yù)測(cè)裂縫擴(kuò)展路徑，可以預(yù)估缺陷的發(fā)展趨勢(shì)，為結(jié)構(gòu)安全預(yù)警提供重要參考，并為后續(xù)的缺陷影響區(qū)域合并提供更準(zhǔn)確的邊界信息。基于應(yīng)力、應(yīng)變和位移信息預(yù)測(cè)裂縫擴(kuò)展路徑，可以預(yù)估缺陷的發(fā)展趨勢(shì)，為結(jié)構(gòu)安全預(yù)警提供重要參考，并為后續(xù)的缺陷影響區(qū)域合并提供更準(zhǔn)確的邊界信息。對(duì)綜合缺陷影響區(qū)域進(jìn)行量化分析，可以將缺陷的影響程度用具體的數(shù)值指標(biāo)表示，更直觀地反映缺陷的危害程度，為后續(xù)的結(jié)構(gòu)維護(hù)決策提供更明確的依據(jù)。生成包含缺陷影響程度和區(qū)域信息的缺陷影響區(qū)域圖，可以直觀地展示缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響范圍和程度，為結(jié)構(gòu)安全評(píng)估和維護(hù)決策提供更直觀的參考信息。

60、優(yōu)選地，步驟s55包括以下步驟：

61、步驟s551：根據(jù)缺陷區(qū)域應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度計(jì)算，得到抗壓強(qiáng)度利用系數(shù)；

62、步驟s552：根據(jù)缺陷區(qū)域應(yīng)力數(shù)據(jù)以及缺陷影響區(qū)域圖進(jìn)行混凝土抗拉強(qiáng)度計(jì)算，得到抗拉強(qiáng)度利用系數(shù)；

63、步驟s553：根據(jù)缺陷區(qū)域應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土抗剪強(qiáng)度計(jì)算，得到抗剪強(qiáng)度利用系數(shù)；利用三維結(jié)構(gòu)模型中的幾何信息進(jìn)行截面尺寸修正系數(shù)計(jì)算，得到截面尺寸修正系數(shù)；利用截面尺寸修正系數(shù)對(duì)抗剪強(qiáng)度利用系數(shù)進(jìn)行抗剪強(qiáng)度利用系數(shù)修正，得到抗剪強(qiáng)度利用修正系數(shù)；

64、步驟s554：利用材料力學(xué)原理根據(jù)缺陷區(qū)域位移數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算，得到結(jié)構(gòu)剛度數(shù)據(jù)；利用三維結(jié)構(gòu)模型中的幾何信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)跨高比因素分析，得到幾何修正系數(shù)；利用幾何修正系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度修正，得到結(jié)構(gòu)剛度修正數(shù)據(jù)；

65、步驟s555：根據(jù)材料屬性賦予模型以及缺陷影響區(qū)域圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估，得到結(jié)構(gòu)耐久性影響系數(shù)；

66、步驟s556：基于抗壓強(qiáng)度利用系數(shù)、抗拉強(qiáng)度利用系數(shù)、抗剪強(qiáng)度利用修正系數(shù)、結(jié)構(gòu)剛度修正數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)耐久性影響系數(shù)進(jìn)行性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集生成，得到性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集。

67、本發(fā)明通過計(jì)算抗壓強(qiáng)度利用系數(shù)，可以量化評(píng)估缺陷區(qū)域混凝土抵抗壓應(yīng)力的能力，為判斷結(jié)構(gòu)在受壓狀態(tài)下的安全裕度提供依據(jù)。結(jié)合缺陷區(qū)域應(yīng)力數(shù)據(jù)和缺陷影響區(qū)域圖計(jì)算抗拉強(qiáng)度利用系數(shù)，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)抗拉性能的影響，尤其是在考慮應(yīng)力集中和截面削弱等因素后，評(píng)估結(jié)果更加可靠。通過計(jì)算抗剪強(qiáng)度利用系數(shù)并進(jìn)行截面尺寸修正，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)抗剪性能的影響，尤其是在考慮缺陷對(duì)有效截面面積的影響后，評(píng)估結(jié)果更加符合實(shí)際情況。利用材料力學(xué)原理和缺陷區(qū)域位移數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)剛度，并結(jié)合結(jié)構(gòu)跨高比因素進(jìn)行修正，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的影響，為結(jié)構(gòu)變形控制提供依據(jù)。根據(jù)材料屬性和缺陷影響區(qū)域評(píng)估結(jié)構(gòu)耐久性，可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在長期環(huán)境作用下的性能變化趨勢(shì)，為結(jié)構(gòu)維護(hù)決策提供參考。將抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度利用系數(shù)、結(jié)構(gòu)剛度修正數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)耐久性影響系數(shù)等指標(biāo)整合到性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集中，可以全面反映缺陷對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)性能的影響。

68、優(yōu)選地，本發(fā)明還提供了一種混凝土性能檢測(cè)系統(tǒng)，用于執(zhí)行如上所述的混凝土性能檢測(cè)方法，該混凝土性能檢測(cè)系統(tǒng)包括：

69、超聲波數(shù)據(jù)采集模塊，用于對(duì)待測(cè)混凝土區(qū)域進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)部署，得到超聲波傳感器排布方案；根據(jù)超聲波傳感器排布方案進(jìn)行多通道超聲波探傷儀數(shù)據(jù)采集，得到原始超聲矩陣；

70、信號(hào)預(yù)處理模塊，用于對(duì)原始超聲矩陣進(jìn)行超聲矩陣重組處理，得到預(yù)處理超聲矩陣；

71、聲速層析成像模塊，用于對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)到達(dá)時(shí)間殘差計(jì)算，得到到達(dá)時(shí)間殘差矩陣；根據(jù)到達(dá)時(shí)間殘差矩陣進(jìn)行聲速模型修正并進(jìn)行聲速斷層圖像生成，得到聲速斷層圖像；

72、缺陷成像與識(shí)別模塊，用于根據(jù)聲速斷層圖像對(duì)預(yù)處理超聲矩陣進(jìn)行信號(hào)時(shí)頻分析，得到時(shí)頻特征矩陣；據(jù)聲速斷層圖像以及時(shí)頻特征矩陣進(jìn)行缺陷特征提取并進(jìn)行缺陷特征數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，得到缺陷特征數(shù)據(jù)庫；

73、性能參數(shù)量化模塊，用于根據(jù)聲速斷層圖像以及缺陷特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)分析，得到力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)；對(duì)力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷影響區(qū)域識(shí)別，得到缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)；根據(jù)缺陷影響區(qū)域圖以及缺陷區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行性能指標(biāo)計(jì)算，得到性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集；根據(jù)缺陷影響區(qū)域圖以及性能指標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行性能評(píng)估報(bào)告生成，得到性能評(píng)估報(bào)告，以實(shí)現(xiàn)混凝土性能檢測(cè)作業(yè)。

74、本發(fā)明通過合理的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和多通道數(shù)據(jù)采集，可以獲取到覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域的、包含豐富缺陷信息的高質(zhì)量超聲波數(shù)據(jù)，為后續(xù)的信號(hào)處理和分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有效提高檢測(cè)精度和可靠性。通過一系列去噪、分解、提取和重組操作，有效去除了原始超聲矩陣中的干擾信息，突出了缺陷特征，為后續(xù)分析提供了更清晰、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高了缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確率和可靠性。通過利用超聲波信號(hào)到達(dá)時(shí)間信息和反演算法，逐步優(yōu)化聲速模型，最終生成高精度的聲速斷層圖像，為混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的可視化檢測(cè)提供可靠的技術(shù)支持，并為后續(xù)的缺陷分析提供準(zhǔn)確的空間信息。通過提取聲速異常區(qū)域、結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)、進(jìn)行時(shí)頻分析和特征提取，可以從海量數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)識(shí)別缺陷，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和分類，為混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的智能化檢測(cè)和評(píng)估提供技術(shù)支持。通過結(jié)合無損檢測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬技術(shù)，可以對(duì)缺陷影響進(jìn)行多角度、定量化的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的定量化評(píng)估，為結(jié)構(gòu)安全預(yù)警、維護(hù)決策和壽命預(yù)測(cè)提供有效的技術(shù)支持，并最終生成可視化、易于理解的評(píng)估報(bào)告。因此，本發(fā)明提供了一種混凝土性能檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的混凝土性能檢測(cè)方法存在檢測(cè)精度低，缺乏定量化的評(píng)估指標(biāo)的缺陷問題。通過引入先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)、聲速斷層成像技術(shù)、缺陷特征提取技術(shù)和力學(xué)響應(yīng)分析技術(shù)，有效解決了現(xiàn)有混凝土無損檢測(cè)方法精度低、缺乏定量化評(píng)估指標(biāo)的弊端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土性能的高精度、定量化檢測(cè)。