敲擊回音二維自動檢測系統之改良

Abstract

敲擊回音法為廣泛應用於土木工程結構物之非破壞檢測法，主要是利用敲擊試體所產生的表面位移訊號來判定試體內部裂縫及孔洞。將試體表面位移訊號作傅立葉轉換並觀察其頻率域波峰，即可得到應力波在試體內來回反射頻率的資訊，並以應力波在試體中的波速估算試體內部裂縫及孔洞位置。 敲擊回音法量測需要以外力敲擊待測結構來產生應力波，若以手動逐點敲擊，要進行大範圍檢測相當費時。為更有效率的檢測大尺寸結構，台灣大學應用力學研究所安全評估實驗室[1]開發一敲擊回音二維自動檢測系統。該自動檢測系統由量測模組與軌道所組成，已初步達到自動檢測之目的。然而此自動檢測系統之敲擊棒過重，使波源主頻偏低，敲擊之反作用力造成量測模組及軌道震動過大，且機械敲擊源的波源重複性仍有提升的空間。 本研究即針對該檢測系統之缺失提出改善：包括重新設計及修改量測模組，將機械敲擊源和位移感測器分離並在模組元件間加入隔震墊以減少振動，並重新設計機械敲擊源，以旋轉電動馬達轉動敲擊棒取代彈簧壓縮敲擊棒以提高波源主頻，期望能落實自動量測之目標。 本研究將改良後的自動檢測系統架設於一模型試體，實際測試其隔震效果、機械敲擊源之重複性、敲擊接觸時間之控制和單點及多點自動檢測效果，並透過繪製試體二維及三維影像圖，以色階的深淺清楚判讀試體內部資訊，証實本研究所發展之檢測系統確實有效解決系統振動過大與波源頻率偏低的問題，產生重複性佳的波源並以精準的敲擊轉速控制進而控制可激發之最高頻率，創造未來量測運用上各種不同的可能。