随着我国经济、社会的发展，我国的需水量与日俱增，水资源的供给矛盾也日益扩大[1-3]。为解决我国水资源在空间上的分布不合理的问题[4,5]，兴建了数以万计不同标准和类型的、跨地区、跨流域的水资源优化配置，而渡槽是水资源优化配置中不可或缺的水工建筑物[6-9]。由于水工建筑物的工作条件十分严酷，伴随着服役时间的增加，大量的钢筋混凝土渡槽出现结构老化、混凝土劣化等老化病害现象，已成为威胁人民生命财产安全的重大隐患[10-16]。在我国以往的渡槽工程修补加固实践中，一些工程在未对混凝土耐久劣化的范围、程度和发展趋势做出正面判断的情况下就开始修补方案的制定和实施。由于修补措施针对性不强并缺乏对混凝土劣化现状的准确评估，导致经常出现“坏了修，修了再坏”的情况。因此，如何针对渡槽的老化病害状况进行识别和诊断是一个重要的课题。为解决混凝土渡槽无损检测日益繁重的工作任务，提高检测效率，针对混凝土渡槽表面检测的恶劣环境，结合智能机器人与无损检测技术，设计一种自动化的新型渡槽混凝土无损检测机器人是必要的。

　　渡槽混凝土质量检测使用声波散射技术[17]，根据上下界面间的多次反射相干叠加的频率确定界面位置、反射系数。该技术以散射理论为基础，综合运用方向滤波技术、速度扫描技术、合成孔径成像技术与相干频率成像技术，实现对工程精细结构的检测。具有分辨率高、可靠性好、图像直观等特点，特别适合工程结构检测需要[18]。同一种工程材料，当其密实性和胶结程度等存在不均匀性时，如存在空鼓、松散等情况，会出现局部的弹性波阻抗的异常区。这些波阻抗差异界面，以及材料不均匀性引起的弹性波阻抗异常区，都是散射源。在冲击波的激励下散射源会产生散射波。弹性波阻抗差异越大，散射波能量越强，如图5所示。

　　根据观测到的散射波场，可以重建结构内部散射源的图像，借此了解异常体的位置与差异程度。异常体面积较大时，表面与异常体之间会形成多次反射，多次波的周期为双程路径与波速的比值，多次波的频率周期的倒数，即波速与双程路径的比值[19,20]。通过对震动记录的频谱分析，找出幅值较大的频率，确定几个可能的异常体界面，如图6所示。

　　根据卓越频率可换算出对应界面的深度，谱值的大小对应界面尺度与差异程度的乘积。频率与深度的转换公式：

　　对渡槽进行检测时，由于散射波传播距离较短，波长较长，使用散射波同相轴叠加方式的成像技术效果不佳，需要新的处理方法——声波散射相干频率成像，如图7所示。首先将接收到的反射时间域记录通过快速傅里叶变换转换至频域。再根据频率与深度的转换公式，以混凝土波速将频率域记录转换为空间域深度记录。将测线上逐点测试得到的数据，连接成剖面，则形成相干频率法剖面图，并将频率谱值赋予各深度点用以成像显示，如图8所示。剖面图像彩色显示设置：通过归一化将最大值设置为1，对幅值设定阀值进行分段，对不同幅值段落赋予合适的色标。色标可分4级，以突出较大的幅值。并对幅值进行划分，选出较大幅值范围，分2级，用醒目色。对于较小的幅值，设成背景色。这样色彩处理比较简单，但目视效果极好，清晰、直观。

　　图9成果图像中红色表示散射最强的部位，反映界面上介质力学性状的差异最大；为中等强度的散射界面，绿色为弱散射界面，蓝色为背景色，表明区内散射微弱，介质均匀。图像横坐标表示检测的水平位置，纵坐标表示深度。红、黄、绿、蓝色在图中的位置，表示不同强度散射源的空间分布。混凝土内部缺陷：空鼓、离析与松散区为强散射界面，为红色区。检测点可沿测线或网格布置，形成检测剖面或3维图像。其识别基本原则类似于地质雷达：

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