CHAMP型声波透射法检测仪中文操作手册解读.docx
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CHAMP型声波透射法检测仪中文操作手册解读
CHAMP型声波透射法检测仪
数据采集和数据浏览
操作手册
责任翻译：
韩亮
2009年5月
1.CHAMP仪器简介2
2.启动主机3
3.主菜单4
4.探头信息屏幕5
5.创建或选择工程6
6.采集数据-声测管向导7
7.声测管配置8
8.声测管向导-编辑9
9.数据采集设置10
10.深度编码器置零11
11.数据采集窗口中的控键12
12.剖面监测窗口（原始数据窗口）13
13.发射和接收探头深度追踪14
14.数据采集要点14
15.硬件监视屏幕15
16.数据浏览-数据选择17
18.数据传输及正式报告19
技术说明：
本文中谈到的“桩”意指可使用CHAMP进行完整性测试的任何形式的深基础或其它结构构件。
包括：
·“钻孔灌注桩”（在美国常称为“钻孔桩”或“沉箱”）
·“大直径螺旋桩”（也称为ACIP或CFA桩：
FHWA规范建议直径大于30英寸的桩需进行声波透射法测试）
·“方形桩”
·“泥浆墙板”
1.CHAMP仪器简介
CHA是由PDI公司命名的声波透射法测试仪器。
本手册介绍的CHAMP型，是一款运行在WindowsCE系统下的便携式数据采集仪。
它具有内部充电电池，可持续工作5、6个小时。
还拥有触摸屏幕，操作方便。
CHAMP主机包括如下端口：
1.主电缆接口：
连接编码器数据电缆（卡口）。
注：
若需加长电缆，如编码器放在声测管上且距离主机较远时，可使用PDA主电缆，因为PDA主电缆与CHAMP主电缆相同。
正常测试时，编码器往往放在三脚架上，编码器电缆可直接连接至此接口，而无需加长电缆。
2.发射和接收探头接口：
这两个接口用于连接红色的接收探头（RX）和黑色的发射探头（TX）。
一个接口是三芯的，用于连接黑色的发射探头；另一个是两芯的，用于连接红色的接收探头。
3.两个电源接口：
12V电源端口可连接110/220V交流变压器或12V汽车电瓶。
内部电池充电时，可将变压器连接至变压器端口，同时交流变压器连接至12V端口。
4.PCMCIA卡槽：
128-256MB容量的PCMCIA卡通常与系统一起提供。
这个存储卡可以插入笔记本电脑的PC插槽内传输数据，进而由CHA-W程序进行数据处理分析和报告生成。
2.启动主机
CHAMP具有内部电池，若使用前正确地充好电，应能正常工作一整天。
充电时，外部充电器连接至主机的充电接口（右侧中间），同时通过12V输入接口将110/220V外部交流电源连接至主机。
这个外部电源也可用于室内主机供电。
如果电池电量不足（可能前一天晚上未充电），可使用12V电池夹电缆。
连接汽车电瓶时，切记红色夹连接正极。
探头应放置于试桩的声测管中。
尼龙管顶插件应保护电缆免遭声测管边缘的摩擦。
为避免电缆打卷缠绕，在将电缆连接至主机前应多释放出一些电缆（发射和接收探头具有不同的接口，故只能连接至正确输入端口）。
红色或顶部金色探头为接收探头，顶部黑色探头为发射探头。
使用下列两种方法之一，可将编码器连接至主机：
1.首选方法：
三脚架上编码器组应连接至主机19芯接口上。
切记发射电缆连接至三脚架黑色一侧的编码器，而接收电缆连接至红色一侧的编码器。
用手将接收电缆穿过编码器组的红色一侧和编码器转盘，而发射电缆穿过黑色一侧。
2.可选：
使用分立的编码器，置于声测管上，电缆连接至主机（与第一种方法相同）。
如果主机与试桩距离较远，可能需要一条加长主电缆。
按动右侧的开关，打开主机。
双击我的电脑，选择存储卡，然后点击CHAE.EXE文件，则进入采集程序；或者
•点击开始按钮（屏幕左下角）
•点击程序
•点击资源管理器
•点击存储卡，使之加亮显示
•点击文件/打开
•点击CHAE.EXE文件，使之加亮显示
•点击文件/打开
现在，可以看到CHAMP欢迎画面（包含一个大号PDI商标）以及软件版本号。
如果电池电量低，则屏幕左上角处显示“LOWBATTERY”警告信息。
软件更新时，只需在运行软件前将CHAE.EXE文件上传至存储卡上。
点击START按钮进入程序，然后进行软件操作。
3.主菜单
点击START按钮，程序进入如下主菜单屏幕。
DATE/TIME按钮显示主时钟，这是很重要的，因为所有数据都附上采集时的时间和日期。
如果需要改变时间和日期，可点击该按钮。
任何区域（年、月、日、小时或分钟）都可以更改，点击左半边将减少当前值，点击右边将增加当前值。
点击OK保存更改或点击CANCEL保留当前值。
UNITS按钮可切换选择公制和英制单位制。
点击EXIT按钮将结束程序。
按照正常Windows关机步骤关闭主机。
Mode1按钮目前还不可用。
如果电池电量低，屏幕左上角处将会显示“LOWBATTERY”警告信息。
其它功能（如PROBES、REVIEW、COLLECT和HARDWARE_MONITOR）将在随后章节中介绍。
如果需要输入如工程名或桩号等参数时，一个类似于键盘的输入屏幕可完成这个功能。
其中，大多数按钮都是自解释的。
点击屏幕左下角的Key按钮可切换选择QWERTY键盘和按字母顺序排列的ABCD键盘。
4.探头信息屏幕
测试开始前，确保输入正确的探头参数十分重要的。
在主菜单中，点击PROBES按钮将弹出如下图所示的窗口菜单。
TXCounts和RXCounts为指定的滑轮和电缆直径在移动TX/RXMETERS距离时编码器的标定值。
对当前使用的编码器来讲，在METERS为3米时，标定值通常为-603（意指3米等于603个脉冲计数）。
用户可向PDI公司获取推荐的标定值，或者自己实验取得正确的脉冲计数。
注：
如果探头经过整个声测管以及各个尺寸输入正确的话，在CHA-W软件报告最终结果中，REPORT功能可直接确定标定值。
如果编码器放在三脚架上使用，TX和RX标定值将会有相反的符号（一个为正，一个为负）。
如果直接置于声测管管顶，TX和RX将都为负值（如：
-603）。
探头总长度都经过了测量，敏感元件之上和之下的长度都要正确输入。
实际敏感元件位置在探头底部之上约25mm处（如LENGTHBELOW）。
当前提供的探头总长度为210mm，也就是说敏感元件之上还有185mm（如LENGTHABOVE）。
探头之下选用的配重长度必须输入给LENGTHOFWEIGHT。
配重有助于探头下放至管底并克服摩擦力影响。
较大或较长的配重一般用于较长的声测管中。
若没有使用配重，此处输入零值。
ECR（能量计算范围）可在此输入。
对于一般混凝土，输入数值18只能获得首波初至；较大的数值（如50）还可以获得反射信号，故输入较大的数值更佳。
若想获取首波（中国规范要求），也可以使用低于6的数值。
5.创建或选择工程
CHA开始工作前（如采集数据或浏览已有数据），应首先创建或选择一个工程“PROJECT”。
在主菜单中点击PROJECT按钮，可创建一个新的工程或选择一个已有的工程。
PROJECT按钮将打开一个窗口，用户可添加一个新的工程名或选择一个已有的工程名。
在PROJECT窗口中，用户有如下选项：
a）点击NEWPROJECT按钮，可定义一个新的工程（成为存储卡中一个文件夹的名称）。
b）使用UP和DOWN按钮（或直接点击所需文件名），可加亮显示和选择已有的工程名（Pageup和Pagedown功能相似）。
c）EDIT按钮可编辑所选的工程名。
注：
一旦一个工程被选择或创建，所有新数据文件（扩展名为.chx文件）都会保存在这个工程文件夹里。
所有工程名和.chx文件都会自动地保存在PCMCIA卡中；任何数据都不会无故删除或丢失。
最后还应提醒文件夹及其文件应传输至办公室电脑（或网络服务器）中，以便永久保存；之后再删除CHAMP中的文件夹，为采集新数据提供更多可用空间。
6.采集数据-声测管向导
在主菜单中选择PROJECT之后，点击COLLECT按钮，进入声测管向导屏幕。
用户可以进行如下任何一个操作：
•点击NEW创建一个新桩号，之后进入声测管配置对话框。
•选择一个已有的桩号（使用UP和DOWN按钮，或直接点击所需桩号）。
EDIT可改变所选桩的参数；DELETE可从工程中删除所选桩号。
使用UP或DOWN键（或滚动鼠标），选择下一个需要采集的声测管管对剖面（HISTORY显示出已经采集过的剖面）。
REVIEWMOSTRECENT可打开最近的剖面数据（快速检查上一次数据的方法）
RESOLUTION为数据采集时深度间隔，即采样纵向分辨率。
一般来讲，深度间隔要求为1或2英寸（即25或50mm）。
推荐值为0.5至2英寸（即12至50mm）。
注：
该值对最大提拉速率有影响。
高值允许提拉速度快，低值要求必须慢速提拉。
点击OK，则继续采集数据；或点击CANCEL，将返回主菜单。
7.声测管配置
在声测管向导屏幕点击NEW按钮之后，输入桩号，点击OK按钮完成。
接下来就是声测管配置窗口，要求输入与声测管有关的数值。
输入桩身中实际的声测管数量，点击按钮
上下箭头增加或减小声测管。
准确测量和输入声测管长度和管间距非常重要。
此时，桩号也可以编辑。
如下参数都是标称的数值。
•TUBELENGTH为平均的声测管总长度（如有不同，可单个更改）
•TUBEABOVECONCRETE为出露混凝土顶面声测管的平均长度（如有需要，可单个更改）
注：
TUBELENGTH和TUBEABOVECONCRETE之差等于嵌入混凝土中的声测管长度（混凝土顶将设置为零深度）。
•AveragePerimeterSpacing为相邻声测管管对间的平均距离（是指中心对中心的距离；程序将基于声测管均匀分布自动计算出所有管对的间距）。
通常，声测管是不均匀分布的，之后应在声测管向导编辑屏幕中进行单个调整。
•TubeDiameter为各声测管的直径。
•ReferenceTubes为主对角线上两个特定的声测管，其它剖面都以这个管对为参考，使得所需测量的剖面数量最小化。
一般来讲，距离最长的管对（如主对角线）作为参考剖面。
•TUBEORDER定义声测管编号是顺时针还是逆时针排列。
点击OK继续。
8.声测管向导-编辑
对于大多数桩来讲，各声测管长度及管间距都是不相同的，故须对各管长度和管间距等参数进行编辑。
下一步对各声测管进行单独编辑。
一般地，先选择一个声测管（通过点击，或使用UP或DOWN按钮），然后输入正确的TOTALLENGTH、LENGTHABOVE和DIAMETER值。
本例中，声测管2和5都进行了更改。
当所有声测管的编辑完成后，点击OK继续。
因为管间距总是与平均值不同，故点击SPACING按钮输入实测的各管对的间距。
更改声测管间距参见下图。
图中列表只包括参考声测管对应的管对组合。
比如参考管对为1-4，则只有含有1或4的声测管组合才出现在列表中。
点击或使用UP或DOWN按钮选择管对，然后点击SPACING更改管间距。
声测管几何分布图基于新输入的数值重新刷新。
只有这些管对剖面和管间距需要测量和输入，而其它的管间距都由程序计算出来。
所有更改输入完成后，点击OK继续。
所有参数输入完成（如声测管总长度、出露混凝土管长、声测管直径、管间距等）后，点击OK按钮，返回至声测管向导，选择测试剖面。
注：
所选剖面右侧显示出声测管的配置。
点击（或使用UP和DOWN按钮）表中的管对组合，右侧图形中会加亮显示，这就定义了将要测试的声测管管对剖面（本例中，黑色发射探头位于声测管1中，红色接收探头位于声测管2中；测试时，按照图示将探头置于正确的声测管中极为重要，否则，可能会导致奇怪的结果，尤其是声测管长度不同的情况）。
9.数据采集设置
当所测剖面和分辨率选定后，点击OK，进入数据采集屏幕。
10.深度编码器置零
开始时，数据采集屏幕右半边是空的，因为还没有采集数据。
对每个剖面来讲，首先须确定当前探头所在的位置，设置参考深度（或置零）。
有两个基本方法设置参考深度：
探头置于声测管顶部和置于声测管底部。
第一种方法（优先选用）是探头分别位于声测管底部，点击按钮
左边的下箭头，设置当前探头深度为总管长度减去混凝土以上管长。
此时，应看到桩底一条瀑布图数据线。
若MISSING非零，则再次点击ZERO按钮。
探头深度有时还需作一小的调整，因为发射和接收探头尾部附近的配重有所不同。
注：
可在主菜单PROBE按钮中设置有关数值；若没有更换新探头或配重长度没有改变，则这些数值保持不变。
第二种方法（不常使用）是将发射和接收探头置于声测管的顶部。
点击置零按钮
向上箭头将当前参考深度设置为零减去混凝土之上的管长（若出露混凝土的管长足够的话，参考深度或当前位置将会为负值，表明探头位于混凝土表面之上），此时有一行数据显示在管顶部。
此外，传感元件之上的探头长度需作一小的调整，如果管顶使用了滑轮，还应包括插入管顶的尼龙部分长度。
两种方法都有效地将零深度设置为参考混凝土顶部，并显示相对于混凝土顶部探头的当前位置。
精确地深度测量要求在声测管向导屏幕中正确地输入仔细测量的各管数据（如总管长度和混凝土以上管长）以及指定探头在正确的声测管中。
11.数据采集窗口中的控键
参数屏幕1中包含有9个功能键。
另外9个控制键包含在参数屏幕2中。
两套参数在数据采集过程中都会用到，用户须通过按钮
和
切换屏幕并使用这些功能键。
点击屏幕底部按钮使得发射和接收探头置零后，须使用按钮
立即检查或调整触发延迟时间TD。
TD是从声脉冲产生时刻至信号接收开始时刻之间的等待时间（由于数据采集时窗有限以及声测管间距变化，故需要这个延迟时间）。
理想情况下，设置触发延迟TD应使得声脉冲前沿时间为时窗长度的20-30%。
这样，当声测管不平行（至左侧或实际首波前有足够的余地）或因缺陷波速降低时，可观测到首波初至时间的变化（FAT–瀑布图的左边沿）。
CHA自动计算一个建议的TD值（基于管间距和波速）。
TD[单位ms]=106×（管间距/波速）－100
管间距除以波速等于理论上的声脉冲传播时间。
减去100ms相当于将这个传播时间偏移了40%（采样点250，采样长度0.5ms，采样率500kHz）或20%（采样点500，采样长度1ms）。
注：
TD值在后处理时不能重新调整，故数据采集过程中正确的设置该值对显示瀑布图左边沿至关重要。
数据采集过程中，实测信号必须包含期望的首波初至时间数据（瀑布图的左边沿）；否则须调整TD，直至观测到FAT或实际的瀑布图左边沿（建议的延迟值是基于假设的波速；若未观测到数据，假设的波速或管间距在较深部位可能是不同的）。
信号处理电路中的增益可以通过按钮
上下调整，这可调整信号显示图形的强度。
理想情况下，设置增益应使信号至少达到满量程的60%，足够低的增益可使大多数的高峰值低于满量程。
通常，对于所有周边测管剖面采用相同的增益。
大的管间距（如主对角线）需要较高的增益。
整个剖面（对于一个声测管对来讲）必须使用相同的增益。
如果增益需要调整，整个剖面必须重新测试（探头回放至管底，重新置零，然后提拉探头）。
通常，最好的做法是由管底提升探头大约1或2m来调整延迟TD和增益GAIN，因为这个位置桩身可能更均匀，这样潜在的“软底”现象不会对输入参数产生影响。
注：
使用按钮
来显示和确定正确的增益。
理想情况下，幅值应介于70至95%之间。
因为混凝土不是各向同性的，信号强度及幅值会随深度而变化。
如果发现异常，可帮助捕获带有明显高增益的剖面；对于高增益的信号，正常混凝土的峰值会被消顶，而弱信号的首波初至时间会更易于确定（如初至时间FAT短而信号强度弱，可能因混凝土中存在小孔引起，但混凝土的基本强度仍然足够）。
12.剖面监测窗口（原始数据窗口）
屏幕左上角的图形为探头当前深度处实际采集的信号（采样点数可为250、500或1000，采样率为500kHz、1MHz或2MHz），偏移由触发延迟（TD）确定。
图形表示量程为-10至+10伏（中线为零伏）。
这种图形沿深度彼此嵌套，构成屏幕有半部分显示的瀑布图。
信号强度和所选的色阶系数（参数屏幕2）决定了瀑布图的颜色强度。
点击SCALE按钮右边会增大颜色强度，相反点击左边则会减小颜色强度。
降低色阶系数可会使异常更加清晰。
13.发射和接收探头深度追踪
参数屏幕1中的几个按钮显示发射探头和接收探头的位置以及两者的深度偏差（这对于当发现桩身存在缺陷且成一定角度，需要保持两个探头在垂向上具有一定间距的斜测是十分有用的）。
14.数据采集要点
在数据采集过程中，为提高瀑布图的垂向显示分辨率，按钮
始终设置为ON，这对长桩非常有用。
例如，桩长为50m，垂向分辨率为5cm，或桩长为25m，垂向分辨率2.5cm，垂直方向将需要至少1000个像素来显示每个数据，这对于640x480屏幕是不可能的实现的。
设置“EXPAND”按钮为ON，CHAMP可为每个数据体分配4个像素，并能自动滚动到正确的当前位置。
在参数屏幕1中，按钮
显示失去的扫描点数量（如果提拉速度太快，信号跳过，则会发生失去数据的现象）。
显然，如果发现有数据失去，立即暂停提拉，回放探头直至找回数据的位置（此时，“Missing”值为零），然后再恢复提拉探头。
在参数屏幕1中的“SPEED”显示提拉或下放发射/接收探头的速度（与输入的垂向分辨率和每秒扫描数确定的最大允许速度相关联）。
一般地，设置为小于50%（在用手提拉电缆情况下），以防止频繁地失去数据。
按钮
可通过点击上下箭头来调整首波初至时间的阈值。
这个阈值的调整将会立即显示在原始数据窗口，也将影响到参数屏幕2中的FAT和WS（波速）值
。
增加或减小按钮
可调整瀑布图的强度。
此外，用户还可在数据回放屏幕通过点击COLORS按钮为瀑布图定制颜色。
按钮
显示当前被测的声测管管对之间的间距（这里不能更改，只提供信息）。
点击按钮
结束数据采集（此时，激活的声测管管对显示在该按钮上）。
于是，刚刚采集的声测管管对的全长数据显示在屏幕上。
再次点击“DONE”按钮，将退至主菜单。
15.硬件监视屏幕
硬件监视屏幕可由主菜单中HARDWAREMONITOR按钮进入，在这里用户可以测试CHAMP的一些部件，如发射和接收探头和深度编码器（如观察空气中一定间距的探头间的信号），以及设置一些系统参数（如采样频率、采样长度等）。
TXPOWER：
该键可调整发射探头电压。
一般情况下设置为600伏。
声测管间距大，使用高值，间距小，使用小值。
TX和RX方框显示与编码器旋转成比例的十六进制数值（用于检查编码器转轮的变化，实际数值不重要）。
GAIN可根据数据窗口中的信号强度进行选择，也可以根据探头在已知的完好混凝土处实测信号进行设置（通常在桩底以上两米处），或者数据采集过程中在SETUP菜单中进行设置。
SCANS/SEC：
该键可允许用户输入每秒扫描数（发射探头的声脉冲数）。
每秒扫描数高可允许探头提拉速度快（提拉速率等于每秒扫描数与垂向分辨率的乘积）。
最大允许扫描数为30。
对于一般5cm分辨率来讲，最大提拉速度为1.5m/s。
但是，该值不能大于由A/DFREQ和DATASETSIZE规定的最大扫描数（否则将减小SCANS/SEC设置）。
A/DFreq和DATASETSIZE：
显示A/D采样率和采样长度，当前选择的方框被加亮显示。
A/D采样频率是指实测信号转换为数字量的速率。
采样频率可以设置为0.5MHz、1.0MHz或2MHz。
DATASETSIZE可切换选择每个记录样点数为250、500或1000。
最大扫描数显示在括号内。
高的采样率需要高的样点数，以保持真实信号。
选择完毕后，点击OK继续。
注：
长的采样时间通常用于大直径桩（如使用0.5MHz和250、500或1000样点数，则总采样时间分别为0.5、1.0或2ms。
对比2米管间距，正常混凝土波速为4000m/s，旅行时间为0.5ms而缺陷混凝土波速为2000m/s，旅行时间需1.0ms）。
16.数据浏览-数据选择
点击REVIEW按钮打开如下窗口，浏览指定PROJECT文件夹下的数据文件。
找到期望的文件（如果PROJECT文件下有很多文件，可使用UP或DOWN按钮或者使用PAGEUP和PAGEDOWN按钮），点击OK。
NAME列下显示桩号和被测的声测管管对编号（如1-2表示声测管1和2）。
如果同一管对断面的测试多于一次，则会追加附加字符（如1-2-1表示管对断面1-2的第二次测试数据，而1-2-3表示管对断面1-2的第四次测试数据）。
DATE列显示文件的生成时间。
SIZE显示文件大小（反映桩长和数据分辨率）。
注：
删除功能禁用，故文件不能被删除。
点击PROJECT按钮选择期望的工程名（可在PROJECT屏幕添加一个新工程名）。
实测数据最终还是要传输至办公室的电脑中。
传输完毕后，可以删除存储卡中的原始数据（如删除整个文件夹及其所含内容）。
存储卡存满数据后，将不能再采集新数据。
17.数据浏览-数据屏幕
数据浏览有两个屏幕，可通过DETAILS和BACK按钮进行切换。
DEPTH是发射和接收探头位置的平均深度。
COLORS和SCALE可调整瀑布图的色阶和强度。
如果EXPAND设置为ON
，则屏幕中只能显示出一部分桩身图
形（每个数据点分辨率为4个像素）。
这样，可以详细地浏览实测数据。
如果
EXPAND设置为OFF，则屏幕上显示出整桩的瀑布图（对于长桩，尽管应用了高分辨率深度采样，但不能清晰地显示出全部数据）。
按钮
可指定上下滚动深度光标的按钮
的速度（只用于EXPANDON模式下）。
在SCAN按钮上连续地按UP或DOWN键（如按钮的左右半边）将使曲线连续移动，直到期望的部分显示在屏幕上。
按钮
允许估计FAT。
当然，最终的数据处理将使用电脑中的CHA-W软件进行，届时，强烈建议使用EDGEFINDER功能评价FAT。
18.数据传输及正式报告
数据采集完毕后，返回主菜单，点击EXIT按钮退出程序，关闭CHAMP主机，然后取出存储卡。
存储卡是PCMCIA型的，可插入任何笔记本电脑的PC卡插槽中（或使用外部读卡器通过USB接口连接至电脑上）。
这样，用户就可以访问存储卡中的实测数据。
这些数据既可以传输至电脑上，也可以永久保存到CD、DVD、其它存储设备（如SD卡、记忆棒、闪存卡）或网络服务器上。
实测数据可使用CHA-W软件进行处理，包括使用EDGEFINDER功能确定FAT、使用DEFECTANALYSIS功能分析缺陷以及准备正式报告。
CHA-W手册介绍该软件的使用方法（或点击F1功能键弹出帮助屏幕）。
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