NL2036150B1 - Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system - Google Patents
Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system Download PDFInfo
- Publication number
- NL2036150B1 NL2036150B1 NL2036150A NL2036150A NL2036150B1 NL 2036150 B1 NL2036150 B1 NL 2036150B1 NL 2036150 A NL2036150 A NL 2036150A NL 2036150 A NL2036150 A NL 2036150A NL 2036150 B1 NL2036150 B1 NL 2036150B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- sensor
- sensing
- sensor element
- signal
- switch
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2475—Embedded probes, i.e. probes incorporated in objects to be inspected
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/32—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
- G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/48—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by amplitude comparison
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/023—Solids
- G01N2291/0232—Glass, ceramics, concrete or stone
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Claims (15)
1. Een monitoringssysteem (1000) voor het monitoren van een betonconstructie (1), waarbij het monitoringssysteem (1000) n sensorinrichtingen (500), een elektrischeaardingselement (700), een pulser (400), een versterker (200), en een besturingssysteem (300) omvat, waarbij n > 4, waarbij: - elke sensorinrichting (500) een sensorelement (10), een eerste schakelaar (510), een tweede schakelaar (520), en een spatiëringsdraad (530) omvat, waarbij de spatiëringsdraad (530) geconfigureerd is om de eerste schakelaar (510) met een afstand (ds) van ten minste 0,5 cm van de tweede schakelaar (520) te scheiden, waarbij de sensorinrichting (500) een eerste configuratie en een tweede configuratie heeft, waarbij in de eerste configuratie het sensorelement (10) via de eerste schakelaar (510), de spatiëringsdraad (530), en de tweede schakelaar (520) elektrisch gekoppeld aan de pulser (400) geconfigureerd is, en waarbij in de tweede configuratie (1) de spatiëringsdraad (530) via de eerste schakelaar (510) elektrisch gekoppeld aan het elektrischeaardingselement (700) geconfigureerd is en (ii) het sensorelement (10) via de tweede schakelaar (520) elektrisch gekoppeld aan de versterker (200) geconfigureerd is; - de sensorelementen (10) van de n sensorinrichtingen (500) geconfigureerd zijn om in een sensorrasterinrichting (110) in de betonconstructie (1) te worden ingebed, waarbij elk sensorelement (10) met afstanden onafhankelijk geselecteerd uit het bereik van 20-150 cm van ten minste twee naburige sensorelementen (10) in de sensorrasterinrichting (110) gescheiden is; - het monitoringssysteem (1000) een operationele modus omvattende een aandrijvingsfase en een detectiefase heeft, waarbij: (a) in de aandrijvingsfase een eerste sensorinrichting (501) omvattende een eerste sensorelement (11) zich in de eerste configuratie bevindt, waarbij de pulser (400) geconfigureerd is om een elektrische puls aan het eerste sensorelement (11) te verschaffen, en waarbij het eerste sensorelement (11) geconfigureerd is om in reactie op de elektrische puls een aandrijvingssignaal te verschaffen; en
(b) in de detectiefase een tweede sensorinrichting (502) omvattende een tweede sensorelement (12) zich in de tweede configuratie bevindt, waarbij het tweede sensorelement (12) geconfigureerd is om het aandrijvingssignaal te detecteren en om via de versterker (200) een gerelateerd sensorsignaal aan het besturingssysteem (300) te verschaffen; - de versterker (200) geconfigureerd is om (i) het sensorsignaal te ontvangen, (ii) het sensorsignaal te versterken, en (iii) een versterkt sensorsignaal aan het besturingssysteem (300) te verschaffen; en - het besturingssysteem (300) geconfigureerd is om op basis van een verschil tussen het versterkte sensorsignaal en een referentiesignaal een structuurgerelateerde parameter van de betonconstructie (1) te bepalen.
2. Het monitoringssysteem (1000) volgens conclusie 1, waarbij de pulser (400) geconfigureerd is om een elektrische puls omvattende een blokgolf te verschaffen, waarbij de elektrische puls een pulsduur t, geselecteerd uit het bereik van 6-200 ps heeft.
3. Het monitoringssysteem (1000) volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij: - het monitoringssysteem (1000) een eerste operationele modus omvattende een waarnemingsoperatie heeft, waarbij de waarnemingsoperatie k herhalingen van een chronologische reeks omvattende de aandrijvingsfase en de detectiefase omvat, waarbij k uit het bereik van 2-1000 geselecteerd is; - het besturingssysteem (300) geconfigureerd is om k versterkte sensorsignalen verschaft door het tweede sensorelement (12) in de waarnemingsoperatie te combineren om een gecombineerd sensorsignaal te verschaffen, waarbij het besturingssysteem (300) geconfigureerd is om op basis van een verschil tussen het gecombineerde sensorsignaal en het referentiesignaal een structuurgerelateerde parameter van de betonconstructie (1) te bepalen.
4. Het monitoringssysteem (1000) volgens conclusie 3, waarbij de eerste operationele modus een monitoringfase omvat, waarbij de monitoringfase het uitvoeren van m waarnemingsoperaties omvat, waarbij m < n-1, waarbij in elke waarnemingsoperatie een ander sensorelement (10) in de detectiefase via de versterker (200) elektrisch gekoppeld aan het besturingssysteem (300) geconfigureerd is.
5. Het monitoringsysteem (1000) volgens conclusie 5, waarbij de eerste operationele modus het uitvoeren van meerdere monitoringfasen omvat, waarbij in elke monitoringfase een ander sensorelement (10) in de aandrijvingsfase elektrisch gekoppeld aan de pulser (400) geconfigureerd is.
6. Het monitoringsysteem (1000) volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het besturingssysteem (300) een differentiële lijndriver (321) en een verwerkingseenheid (320) omvat, waarbij: - de differentiële lijndriver (321) geconfigureerd is om één of meer van het versterkte sensorsignaal en het gecombineerde sensorsignaal zoals gedefinieerd in conclusie 3 in een gerelateerd paar differentiële signalen met tegengestelde polariteit om te zetten; - de differentiële lijndriver (321) geconfigureerd is om het gerelateerde paar differentiële signalen aan de verwerkingseenheid (320) te verschaffen; en - de verwerkingseenheid (320) geconfigureerd is om een verschil tussen het paar differentiële signalen te bepalen om een gereconstrueerd sensorsignaal te verschaffen; waarbij de verwerkingseenheid (320) geconfigureerd is om op basis van een verschil tussen het gereconstrueerde sensorsignaal en het referentiesignaal de structuurgerelateerde parameter van de betonconstructie (1) te bepalen.
7. Het monitoringsysteem (1000) volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij één of meer van het volgende van toepassing is: - het sensorelement (10) is een piézo-elektrische transducer; en - de structuurgerelateerde parameter is uit de groep omvattende een aantal scheuren, een scheurgrootte, een scheurpositie, een elastische modulus, een spanning, een rek, een dichtheid, een porositeit, en een gemiddelde deeltjesgrootte geselecteerd; en
- het referentiesignaal omvat een eerder opgenomen en versterkt sensorsignaal.
8. Een werkwijze voor het monitoren van een betonconstructie (1) door middel van n sensorinrichtingen (500), waarbij elke sensorinrichting (500) een sensorelement (10), een eerste schakelaar (510), een tweede schakelaar (520), en een spatiëringsdraad (530) omvat, waarbij de spatiëringsdraad (530) geconfigureerd is om de eerste schakelaar (510) met een afstand (ds) van ten minste 0,5 cm van de tweede schakelaar (520) te scheiden, waarbij n > 4, waarbij de sensorelementen (10) van de n sensorinrichtingen (500) in een sensorrasterinrichting (110) in de betonconstructie (1) zijn ingebed, waarbij elk sensorelement (10) in de sensorrasterinrichting (110) met afstanden onafhankelijk geselecteerd uit het bereik van 20-150 cm van ten minste twee naburige sensorelementen (10) in de sensorrasterinrichting (110) gescheiden is, waarbij de werkwijze omvat: - een aandrijvingsfase omvattende het door een eerste sensorinrichting (501) via de eerste schakelaar (510), de spatiëringsdraad (530), en de tweede schakelaar (520) aan een eerste sensorelement (11) verschaffen van een elektrische puls omvat, waarbij het eerste sensorelement (11) in reactie op de elektrische puls een aandrijvingssignaal genereert; en - een detectiefase omvattende het detecteren van het aandrijvingssignaal met een tweede sensorelement (12) die door een tweede sensorinrichting (502) omvat wordt, en het verschaffen van een gerelateerd sensorsignaal via de tweede schakelaar (520), waarbij de detectiefase het via de eerste schakelaar (510) aarden van de spatiëringsdraad (530) van de tweede detectie-inrichting (502) omvat; en waarbij de werkwijze (a) het versterken van het sensorsignaal om een versterkt sensorsignaal te verschaffen, en (b) het op basis van een verschil tussen het versterkte sensorsignaal en een referentiesignaal bepalen van een structuurgerelateerde parameter van de betonconstructie (1) omvat.
9. De werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de werkwijze een waarnemingsoperatie omvat, waarbij de waarnemingsoperatie het uitvoeren van k herhalingen van een chronologische reeks omvattende de aandrijvingsfase en de detectiefase omvat, waarbij k uit het bereik van 2-1000 geselecteerd is, de werkwijze omvattende het combineren van k versterkte sensorsignalen verschaft door het tweede sensorelement (12) in de waarnemingsoperatie om een gecombineerd sensorsignaal te verschaffen, en het bepalen van de structuurgerelateerde parameter van de betonconstructie (1) op basis van een verschil tussen het gecombineerde sensorsignaal en het referentiesignaal.
10. De werkwijze volgens één van de conclusies 8-9, waarbij de werkwijze een monitoringsfase omvat, waarbij de monitoringsfase het opeenvolgend uitvoeren van m waarnemingsoperaties omvat, waarbij m < n-1, waarbij elke waarnemingsoperatie het detecteren van het aandrijvingssignaal met een ander sensorelement (10) omvat.
11. De werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de werkwijze het achtereenvolgens uitvoeren van meerdere monitoringsfases omvat, waarbij elke monitoringsfase het leveren van de elektrische puls aan een ander sensorelement (10) omvat.
12. De werkwijze volgens één van de conclusies 8-11, omvattende: - het omzetten van één of meer van het versterkte sensorsignaal en het gecombineerde sensorsignaal zoals gedefinieerd in conclusie 9 in een gerelateerd paar differentiële signalen met tegengestelde polariteit; - het verschaffen van het gerelateerde paar differentiéle signalen aan een verwerkingseenheid (320); - het bepalen van een verschil tussen het paar differentiéle signalen om een gereconstrueerd sensorsignaal te verschaffen; en - het bepalen van de structuurgerelateerde parameter van de betonconstructie (1) op basis van een verschil tussen het gereconstrueerde sensorsignaal en het referentiesignaal.
13. Een systeem (3000) omvattende een betonconstructie (1) en het monitoringssysteem (1000) volgens één van de voorgaande conclusies 1-7, waarbij de sensorelementen (10) in een sensorrasterinrichting (110) binnenin de betonconstructie (1) gerangschikt zijn.
14. Het systeem (3000) volgens conclusie 13, waarbij het systeem (3000) een meervoud van monitoringssystemen (1000) omvat, waarbij de meervoud van monitoringssystemen (1000) het besturingssysteem (300) delen.
15. Een gegevensdrager (4000) die daarop programma-instructies draagt die, wanneer uitgevoerd door een systeem (1000) volgens één van de voorgaande conclusies 1-7, ervoor zorgen dat het systeem (1000) de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 8-12 uitvoert.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2036150A NL2036150B1 (en) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system |
| PCT/NL2024/050597 WO2025095774A1 (en) | 2023-10-30 | 2024-10-28 | Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2036150A NL2036150B1 (en) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL2036150B1 true NL2036150B1 (en) | 2025-05-13 |
Family
ID=89164378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL2036150A NL2036150B1 (en) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL2036150B1 (nl) |
| WO (1) | WO2025095774A1 (nl) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5163857B2 (ja) * | 2007-07-17 | 2013-03-13 | 曙ブレーキ工業株式会社 | コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置 |
| US20210140924A1 (en) * | 2017-12-04 | 2021-05-13 | Elbit Systems Ltd. | System and method for monitoring a change over time of a physical medium using ultrasonic wave sensing elements embedded therein |
| US20230083616A1 (en) | 2021-04-20 | 2023-03-16 | Imam Abdulrahman Bin Faisal University | Non-destructive testing method for testing a steel reinforced concrete beam |
-
2023
- 2023-10-30 NL NL2036150A patent/NL2036150B1/en active
-
2024
- 2024-10-28 WO PCT/NL2024/050597 patent/WO2025095774A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5163857B2 (ja) * | 2007-07-17 | 2013-03-13 | 曙ブレーキ工業株式会社 | コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置 |
| US20210140924A1 (en) * | 2017-12-04 | 2021-05-13 | Elbit Systems Ltd. | System and method for monitoring a change over time of a physical medium using ultrasonic wave sensing elements embedded therein |
| US20230083616A1 (en) | 2021-04-20 | 2023-03-16 | Imam Abdulrahman Bin Faisal University | Non-destructive testing method for testing a steel reinforced concrete beam |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SEONG-HOON KEE ET AL: "Using piezoelectric sensors for ultrasonic pulse velocity measurements in concrete", SMART MATERIALS AND STRUCTURES, IOP PUBLISHING LTD., BRISTOL, GB, vol. 22, no. 11, 17 October 2013 (2013-10-17), pages 115016, XP020252686, ISSN: 0964-1726, [retrieved on 20131017], DOI: 10.1088/0964-1726/22/11/115016 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025095774A1 (en) | 2025-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103852492B (zh) | 基于压电陶瓷的预应力管道压浆密实性监测方法 | |
| CN109831922B (zh) | 改进的井下电磁声换能器传感器 | |
| JP4315464B1 (ja) | 鉄筋コンクリート体の健全性の非破壊評価方法、及びその装置 | |
| US11946364B2 (en) | Removing guided wave noise from recorded acoustic signals | |
| RU2596180C2 (ru) | Система для отслеживания состояния структурных элементов и способ разработки такой системы | |
| AU2010236274A1 (en) | Casing thickness evaluation method | |
| Worley et al. | Acoustic emission sensing for crack monitoring in prefabricated and prestressed reinforced concrete bridge girders | |
| CN103645210A (zh) | 基于压电材料的钢管混凝土构件质量波动法监测施工工法 | |
| Park et al. | Reference-free crack detection using transfer impedances | |
| Li et al. | Robotic impact-echo non-destructive evaluation based on FFT and SVM | |
| NL2036150B1 (en) | Smart aggregate for monitoring of concrete structures: design of embedded ultrasonic tomography system | |
| CN106198718A (zh) | 基于金属磁记忆的拉索腐蚀位置检测装置及方法 | |
| KR102219075B1 (ko) | 비접촉식 콘크리트 응결 추정 장치 및 방법 | |
| KR20190037912A (ko) | 비파괴검사방법 | |
| Shiotani et al. | Hybrid elastic-wave CT with impact acoustics for single-side measurement in concrete structures | |
| Park et al. | Damage diagnostics on a welded zone of a steel truss member using an active sensing network system | |
| JP2005156333A (ja) | 円筒形構造物の欠陥検出方法 | |
| US4586381A (en) | Nondestructive ultrasonic transducer | |
| Meo | Acoustic emission sensors for assessing and monitoring civil infrastructures | |
| JP2020133366A (ja) | せん断波速度測定装置 | |
| Sohn et al. | Baseline-free crack detection in steel structures using lamb waves and PZT polarity | |
| KR102790109B1 (ko) | 콘크리트 응력 모니터링 장치 및 방법 | |
| CN210243574U (zh) | 基于超声映像法的排水箱涵结构钢筋分布检测结构 | |
| Durham et al. | Investigation and modelling of acoustic guided waves in steel grounding rods | |
| JP2001194349A (ja) | 覆工体の背面検査装置及びその背面検査方法 |