基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置及方法

    专利查询2025-06-29  5


    本发明涉及无损检测领域,尤其涉及一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置及方法。


    背景技术:

    1、在现有的混凝土钢筋无损检测技术中,大多数使用的是电磁感应法(electromagnetic induction,emi),其原理是利用发射线圈产生的电磁场与钢筋相互作用,通过接收线圈检测钢筋附近产生的感应磁场来评估钢筋的相关信息。

    2、基于电磁感应的钢筋检测仪器由发射线圈、接收线圈、信号处理单元、显示装置、电源和控制装置组成;通过向发射线圈中通入交流信号(通常为几k或十几k),产生一次时变磁场,当该磁场穿过钢筋时,由于钢筋磁导性的影响,钢筋表面中会产生涡旋电流。随时间变化的涡流会进一步产生二次磁场,而位于钢筋上方的接收线圈将同时接收到一次磁场与二次磁场的叠加场,并在线圈中产生感生电动势。通过分析感生电动势与探测目标电磁特性之间的定量关系,可以估算出钢筋的直径和保护层厚度等信息。

    3、目前市面上的基于电磁感应的钢筋检测仪对于钢筋直径和保护层厚度的评估方法大多数采用查表法,其原理是将测得的来自钢筋的emi曲线与标定数据表进行比对,算法会根据曲线的最大值择取出与数据表中所存数据最相近的结果作为评估结果。

    4、然而,采用目前市面上的电磁无损检测仪器进行钢筋无损检测时,每次测量只能获得一条emi曲线,所含有的待测钢筋的信息不够丰富,无法同时确定钢筋的直径和埋深,因此检测结果会存在多解性。比如,一条emi曲线可能对应多组钢筋直径和埋深的组合。在实际的建筑施工中,钢筋的埋深参数尤为关键,而直径参数则可以通过多种渠道获得或估计。因此,在使用传统的电磁感应钢筋检测仪进行检测之前,需要事先设定钢筋的直径值,才可以确保对保护层厚度进行准确评估。

    5、但是,在实际建筑评估中中,会出现建筑图纸丢失或其他特殊情况,导致无法准确获取钢筋直径,从而使得检测结果出现多解性,无法保证评估的准确性。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于:提出一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置及方法,解决现有钢筋检测结果容易出现多解性,导致无法精确评估钢筋参数的问题。

    2、本发明提出的一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置,包括:

    3、一个发射线圈和两个接收线圈;两个接收线圈之间的纵向位置不同。

    4、一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测方法,应用于一种混凝土钢筋无损检测装置,方法包括以下步骤:

    5、s1、向发射线圈中通入交流信号,产生一次时变磁场;

    6、s2、获取存在纵向位置差的两个接收线圈所采集的来自同一目标的两组emi一维信号曲线v1、v2;

    7、s3、将v1、v2与已经建立起来的分别对应两组线圈的标准数据表进行比对,得到钢筋的直径和保护层厚度。

    8、步骤s3中,还对接收的信号v1、v2曲线进行基于高斯函数的数值拟合,得到采用不同系数a,b,c表述的高斯拟合函数;根据高斯拟合函数数学表达式的不同系数值,从多组钢筋直径和埋深数组中快速筛选出其对应准确的钢筋直径和埋深。

    9、筛选准确钢筋直径和埋深的基本原则为:同一埋深条件下,高斯拟合参数a和c随着钢筋直径增大分别呈现增加和减少的趋势;同一直径条件下,高斯拟合参数a和c分别随着埋深的增大呈现出减少和增加的趋势;基于测量emi曲线得到的拟合高斯函数参数与已经预先建立的校准emi数据对应的拟合参数进行比对,快速从校准emi曲线数据表中搜寻得到检测钢筋的直径和埋深值。

    10、本发明提供的有益效果是:

    11、1、双接收线圈组使用了两个拥有一定高度差的接收线圈,可以同时采集两组emi一维数据,使得评估过程可以排除一部分多解性,得到更加准确的钢筋埋深和直径值。

    12、2、进一步使用高斯函数对钢筋emi曲线进行拟合,拟合所得到的参数a和钢筋直径呈现正相关关系,与钢筋的埋深呈现负相关的关系;拟合参数c与钢筋直径呈现正相关关系,与钢筋埋深呈现负相关的关系。通过这一规律进行数据比对,可以从诸多的校准数据组中快速排除无效数据,获得准确结果。



    技术特征:

    1.一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置,其特征在于:包括:一个发射线圈和两个接收线圈;两个接收线圈之间的纵向位置不同。

    2.一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测方法,应用于如权利要求1所述的一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置,其特征在于:方法包括以下步骤:

    3.如权利要求2所述的一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测方法,其特征在于:步骤s3中,还对接收的信号v1、v2曲线进行基于高斯函数的数值拟合,得到采用不同系数a,b,c表述的高斯拟合函数;根据高斯拟合函数数学表达式的不同系数值,从多组钢筋直径和埋深数组中快速筛选出其对应准确的钢筋直径和埋深。

    4.如权利要求3所述的一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测方法,其特征在于:同一埋深条件下,高斯拟合参数a和c随着钢筋直径增大分别呈现增加和减少的趋势;同一直径条件下,高斯拟合参数a和c分别随着埋深的增大呈现出减少和增加的趋势;基于测量emi曲线得到的拟合高斯函数参数与已经预先建立的校准emi数据对应的拟合参数进行比对,快速从校准emi曲线数据表中搜寻得到检测钢筋的直径和埋深值。


    技术总结
    本发明涉及混凝土钢筋检测领域,公开了一种基于双感应线圈的混凝土钢筋高精度无损检测装置及方法,装置包括:一个发射线圈和两个接收线圈;两个接收线圈几何尺寸相同,但是纵向位置不同;方法为:向发射线圈中通入交流电流,产生一次时变磁场及二次感生磁场;两个接收线圈接收到一次磁场和二次磁场叠加的总场信号,而后分别提取二次场感应电压信号一维数组V<subgt;1</subgt;、V<subgt;2</subgt;;将两组一维信号分别与事先对应建立起来的钢筋电磁感应校准数据表进行比对,获得待测钢筋的准确直径和埋深参数。本发明通过设置具有不同位置参数的双接收线圈来缓解现有的商业钢筋检测所采用的单一线圈采集电磁信息带来的评估参数多解性问题。

    技术研发人员:周峰,殷子明,王思源,柯奎钦
    受保护的技术使用者:中国地质大学(武汉)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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