近年來由於科技之進步，非破壞檢測技術對公共工程構造物在施工期間之品質管制與長期使用之安全評估具有無可取代之重要性。在歐美等先進國家經歷多年之努力，土木工程非破壞檢測技術之發展已有相當成果。其中之脈波反應法(Impulse Response)更是常用來檢測基樁之完整性的一種技術。而傳統儀器有操作不便、介面呆版、互動不佳之缺點。

本研究以現有的衝擊鎚為敲擊源，加速度規為接收器，利用LabVIEW軟體為開發環境，使用類比數位轉換卡進行波型訊號之擷取及轉換成數位數據，研發出一套以脈波反應檢測技術為基礎的非破壞檢測軟體，該軟體具備訊號擷取及立即分析運算的能力，建構出圖形化輸入介面之形式，讓使用者在人性化的面版上，進行資料擷取、分析與展現。

綜合本研究之經驗得到以下的結論：以LabVIEW軟體來撰寫程式，與傳統程式語言相較下，減少開發時間及金錢，並且確實把硬體設備縮小。對於訊號擷取與分析運算，可在相同的視窗介面下同時進行，不但增加使用者與系統的互動且介面簡單化，建立出人性化的檢測系統。

In recent years, the advancement of Non-destructive Testing (NDT) technology is incomparably important for the infrastructure structure in its quality control during construction period and in its safety evaluation for long-term use. With many year’s efforts, development of the NDT techniques reaches considerable achievement in Europe and America. Among them, the Impulse Response method is a technology that is often used to evaluate the integrity of piles. However, most the traditional NDT equipments are base on command prompt user inter face and are most use friendly.

The objective of this thesis is to develop an Impulse Response NDT system which uses existing impact hammer as the impact source, accelerometer as the receiver, and uses an analog-to-digital (A/D) converter to convert the analog signal into digital form. The software utilizes a graphic at user interface thus making data retrieval, data analysis and data presentation in a single step.

Based on the experience learned form this research, it can be concluded that: in comparison to the traditional programming language, using the LabVIEW platform can save development time and money. In addition, the resulting interface is much more user friendly, than tradition at NDT equipment.

目錄
摘要........................................................................................................................I
英文摘要 ..............................................................................................................I
致謝...............................................................III
目錄 ....................................................................................................................IV
圖目錄................................................................................................................VII
第一章 緒論.......................................................................................................1
1.1 研究動機...............................................................................................1
1.2 研究方法與目的...................................................................................2
1.3 研究內容及流程...................................................................................5
第二章 文獻回顧與相關理論...........................................................................7
2.1 前言.......................................................................................................7
2.2 非破壞檢測方法之回顧.......................................................................7
2.3 脈波反應法...........................................................................................8
2.3.1 脈波反應法檢測原理.......................................................................8
2.4 Olson NDT系統之缺點………………………….....……………….11
2.5 時間域與頻率域之介紹…………………………………………….16
2.6 快速傅立葉轉換……………………………........…………...……..16
2.6.1 FFT的理論基礎..........................................................................17
2.6.2 FFT的基本假設..........................................................................18
2.6.3 FFT的限制..................................................................................18
2.7 力學導納值與相關函數曲線計算公式……………...………….….19
第三章 資料擷取與訊號處理…………………………........……...………..20
3.1 資料擷取的概念與原理………………………........……...………...20
3.2 實驗硬體器材簡介……………………………...........……………...21
3.2.1筆記型電腦 ………………………………........…...…………....21
3.2.2 NI USB-6251擷取卡 ……………………………........…………22
3.2.3 擴充盒(NI-CB68LPR) …………………………........…...……..23
3.2.4 波源產生器 Hammer …………………………...........………...24
3.2.5 接收器 Accelerometer …………………………..........………..24
3.2.6 訊號調節器 ……………………………………........…...……...25
3.3 訊號處理與分析及常見問題 ……………………........…….…..…...26
3.3.1 取樣頻率(Sampling rate )…………………...........…….……….26
3.3.2 取樣長度(Sampling length) …………………........…...……….. 26
3.3.3 觸發(Trigger) ……………………………........………...……….27
3.3.4 工作電壓範圍(range) …………………........………...…………28
3.3.5 解析度(resolution bits) ………………........…………...………..28
第四章 程式開發及程式設計與規劃 ……………........……...……………..29
4.1 前置面版功能介紹 ………………………........…...……………… 29
4.2 軟體撰寫流程說明 ..……………………........…………………….32
4.2.1 擷取訊號 ……...…………………........……………………...33
4.2.2 讀取舊檔 …………………………........…………………….40
4.2.3 儲存檔案及清除數據 …………….........…….……………....42
4.3 LabVIEW-IR程式驗證與Olson NDT比較 .....................................43
第五章 模型基樁測試實例 ……………………........………..……………45
5.1 測試之模型基樁介紹 ………………........……………..………….45
5.2 試驗步驟 ……………………………..........……………………….47
5.3 基樁檢測結果 ………………………..........……………………….48
5.3.1 P1完整基樁檢測結果 ………..........……………….……….49
5.3.2 P2缺陷基樁檢測結果 ………..........……………….……….50
5.3.3 P3雙缺陷基樁檢測結果 ………..........…………….……….51
第六章 結論與建議……………………………………........…..…….……54
6.1 結論……………………………………………..........…………….54
6.2 建議…………………………………………..........……………….54
參考文獻……………………………………….………..........……………….55





















　　　　　　　　　　　　 圖目錄
圖1-1 Olson NDT 電腦(Olson Freedom NDT PC)..........................................2
圖1-2 Olson 應力波訊號擷取系統配件..........................................................3
圖1-3 Olson NDT系統-操作介面.....................................................................3
圖1-4 Olson-Freedom NDT PC 設備配置示意圖...........................................4
圖1-5 研究流程圖.............................................................................................6
圖2-1 脈波反應法示意圖 ...............................................................................11
圖2-2 命令提示字元畫面 ...............................................................................13
圖2-3 Olson Freedom NDT PC 主畫面 .........................................................13
圖2-4 Olson Freedom NDT PC-執行畫面......................................................14
圖2-5 Olson Freedom NDT PC-執行畫面......................................................14
圖2-6 Olson Freedom NDT PC-選擇檔案畫面..............................................15
圖2-7 Olson Freedom NDT PC-參數設定畫面..............................................15
圖2-8 Olson Freedom NDT PC-IR分析主畫面.............................................16
圖2-9 時間域與頻率域之關係 .......................................................................17
圖3-1 資料擷取系統圖...................................................................................20
圖3-2 資料擷取系統硬體設備 .......................................................................21
圖3-3 筆記型電腦 ...........................................................................................22
圖3-4 NI USB-6251 擷取卡...........................................................................23
圖3-5 NI-CB68LPR 外接式擴充盒...............................................................24
圖3-6 應力波源產生器(衝擊鎚).....................................................................24
圖3-7 接收器(加速度規).................................................................................25
圖3-8 訊號調節器...........................................................................................26
圖4-1 檢測系統操控界面-參數設定..............................................................30
圖4-2 檢測系統操控界面-波形顯示..............................................................32
圖4-3 程式流程圖...........................................................................................33
圖4-4 訊號揀選對話視窗...............................................................................34
圖4-5 擷取資料之程式方塊圖區 ...................................................................35
圖4-6 NI-DAQmx程式指令區.......................................................................36
圖4-7 擷取資料程式方塊圖-電壓轉換值程式方塊區..................................38
圖4-8 擷取資料程式方塊圖-IR法分析程式方塊區.....................................39
圖4-9 訊號揀選函數.......................................................................................40
圖4-10 讀取舊檔之程式方塊圖 .....................................................................41
圖4-11 儲存檔案之程式方塊圖 .....................................................................42
圖4-12 清除數據之程式方塊圖.....................................................................43
圖4-13 Olson NDT分析基樁之結果 .............................................................44
圖4-14 LabVIEW-IR分析基樁之結果 ..........................................................44
圖5-1 混凝土模型基樁示意圖 .......................................................................46
圖5-2 混凝土模型基樁(埋入前) ....................................................................46
圖5-3 混凝土模型基樁(埋入後) ....................................................................47
圖5-4 訊號調節器接線方式...........................................................................48
圖5-5 3.0m完整基樁P1敲擊後面版顯示情形............................................49
圖5-6 頸縮基樁P2敲擊後面版顯示情形......................................................51
圖5-7 距樁頂1.8m之頸縮基樁P2敲擊後面版顯示情形............................51
圖5-8 距樁頂1.2m之頸縮基樁P3敲擊後面版顯示情形............................53
圖5-9 距樁頂2.1m之頸縮基樁P3敲擊後面版顯示情形............................53

參考文獻
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