本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的裝置及方法。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是一門新興的學科，是指對工程結(jié)構(gòu)實施損傷檢測和識別，其應用領(lǐng)域從飛機發(fā)動機，到橋梁、隧道、大型建筑等。其中，混凝土結(jié)構(gòu)在長期使用過程中會因各種自然因素或人為因素的作用而不可避免地發(fā)生損傷，如環(huán)境變化、構(gòu)件退化、疲勞銹蝕，以及結(jié)構(gòu)在剛度、強度方面的蛻變或下降等諸多因素作用，從而影響結(jié)構(gòu)的安全和使用。目前我國工程事故頻繁發(fā)生，如橋梁混凝土結(jié)構(gòu)突然斷裂、建筑驟然倒塌等，造成了重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，已經(jīng)引起人們對于工程結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)心和重視。對于長期在役的大型工程結(jié)構(gòu)，如果能實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的損傷程度，準確定位結(jié)構(gòu)損傷的位置，就能及時采取應急處理措施，防止損傷進一步惡化，避免可能發(fā)生的安全問題。鑒于此，很有必要研發(fā)一種能夠?qū)崟r監(jiān)控混凝土結(jié)構(gòu)損傷的動態(tài)監(jiān)測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的裝置及方法，來解決以上背景技術(shù)部分提到的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的裝置，包括多個三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組、電磁檢測儀、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其特征在于：所述三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組包括一個電磁檢測發(fā)射線圈和多個電磁檢測接收線圈，多個電磁檢測接收線圈以電磁檢測發(fā)射線圈為中心圍繞分布；所述多個三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組與電磁檢測儀電連接；電磁檢測儀與監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)電連接。所述電連接采用有線電連接或無線電連接方式。

一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的方法，其特征在于：將多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組均勻分布預埋在混凝土結(jié)構(gòu)中；采用監(jiān)測電磁檢測發(fā)射線圈和電磁檢測接收線圈之間的相對距離變化，間接測定混凝土結(jié)構(gòu)的形變量，推導出混凝土結(jié)構(gòu)的形變應力方向分布情況，包括如下步驟，

a. 在混凝土結(jié)構(gòu)凝固前，將多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組均勻分布預埋在混凝土結(jié)構(gòu)中；

b. 在混凝土結(jié)構(gòu)凝固后，電磁檢測儀激勵多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組中的電磁檢測發(fā)射線圈，多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組中的電磁檢測發(fā)射線圈激發(fā)電磁場，圍繞在電磁檢測發(fā)射線圈周圍的多個電磁檢測接收線圈將電磁感應信號發(fā)送至電磁檢測儀；電磁檢測儀處理得到每個電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)，并將處理后的電磁感應信號參數(shù)傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)歸檔保存每個電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)，以此參數(shù)作為每個電磁檢測接收線圈所對應的基準電磁感應信號參數(shù)；

c. 此后，電磁檢測儀定期激勵多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組中的電磁檢測發(fā)射線圈，采集處理每個電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)，并將處理后的電磁感應信號參數(shù)傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)歸檔保存每個電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)，制作每個電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線；

d. 當混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組中的電磁檢測發(fā)射線圈與電磁檢測接收線圈之間的距離發(fā)生變化，電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)也發(fā)生變化，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)制作的電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線也發(fā)生變化，故此，通過監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)制作的電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線，即可間接監(jiān)控混凝土結(jié)構(gòu)的形變位置；通過對比計算電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線的變化點的電磁感應信號參數(shù)與基準電磁感應信號參數(shù)之間的差值，即可間接測定混凝土結(jié)構(gòu)的形變位置形變量；通過對比多個電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線之間的相對變化情況，即可間接推導出混凝土結(jié)構(gòu)的形變應力方向分布情況。

進一步的，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)繪制被檢混凝土結(jié)構(gòu)和預埋到混凝土結(jié)構(gòu)中的多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組三維分布圖像，根據(jù)電磁檢測接收線圈所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線變化，實時調(diào)整多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組的三維分布圖像，監(jiān)測人員通過觀測預埋到混凝土結(jié)構(gòu)中的多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組三維分布圖像的變化，即可直觀的觀測到混凝土結(jié)構(gòu)的形變位置、形變量及形變應力方向分布情況。

本發(fā)明的有益效果是，一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的裝置及方法，將多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組均勻分布預埋在混凝土結(jié)構(gòu)中；采用監(jiān)測電磁檢測發(fā)射線圈和電磁檢測接收線圈之間的相對距離變化，間接測定混凝土結(jié)構(gòu)的形變量，推導出混凝土結(jié)構(gòu)的形變應力方向分布情況，實現(xiàn)了對混凝土結(jié)構(gòu)件形變情況的實時監(jiān)測，能夠提前預知可能存在的安全隱患，以便及時采取預防措施，從而有效的避免危險事故的發(fā)生。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明實施例的一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的方法示意圖。

圖中，1.三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組，2.電磁檢測儀，3.監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，10.電磁檢測發(fā)射線圈，11.電磁檢測接收線圈，4.混凝土結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

如圖1所示，一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的裝置，包括多個三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1、電磁檢測儀2、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3，其特征在于：所述三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1包括一個電磁檢測發(fā)射線圈10和多個電磁檢測接收線圈11，多個電磁檢測接收線圈11以電磁檢測發(fā)射線圈10為中心圍繞分布；所述多個三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1與電磁檢測儀2電連接；電磁檢測儀2與監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3電連接。所述電連接采用有線電連接或無線電連接方式。

如圖2所示，一種利用互感線圈矩陣測定混凝土結(jié)構(gòu)形變的方法，其特征在于：將多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1均勻分布預埋在混凝土結(jié)構(gòu)4中；采用監(jiān)測電磁檢測發(fā)射線圈10和電磁檢測接收線圈11之間的相對距離變化，間接測定混凝土結(jié)構(gòu)4的形變量，推導出混凝土結(jié)構(gòu)4的形變應力方向分布情況，包括如下步驟，

a. 在混凝土結(jié)構(gòu)4凝固前，將多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1均勻分布預埋在混凝土結(jié)構(gòu)4中；

b. 在混凝土結(jié)構(gòu)4凝固后，電磁檢測儀2激勵多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1中的電磁檢測發(fā)射線圈10，多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1中的電磁檢測發(fā)射線圈10激發(fā)電磁場，圍繞在電磁檢測發(fā)射線圈10周圍的多個電磁檢測接收線圈11將電磁感應信號發(fā)送至電磁檢測儀2；電磁檢測儀2處理得到每個電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)，并將處理后的電磁感應信號參數(shù)傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3歸檔保存每個電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)，以此參數(shù)作為每個電磁檢測接收線圈11所對應的基準電磁感應信號參數(shù)；

c. 此后，電磁檢測儀2定期激勵多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1中的電磁檢測發(fā)射線圈10，采集處理每個電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)，并將處理后的電磁感應信號參數(shù)傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3歸檔保存每個電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)，制作每個電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線；

d. 當混凝土結(jié)構(gòu)4發(fā)生形變，三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1中的電磁檢測發(fā)射線圈10與電磁檢測接收線圈11之間的距離發(fā)生變化，電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)也發(fā)生變化，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3制作的電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線也發(fā)生變化，故此，通過監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3制作的電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線，即可間接監(jiān)控混凝土結(jié)構(gòu)4的形變位置；通過對比計算電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線的變化點的電磁感應信號參數(shù)與基準電磁感應信號參數(shù)之間的差值，即可間接測定混凝土結(jié)構(gòu)4的形變位置形變量；通過對比多個電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線之間的相對變化情況，即可間接推導出混凝土結(jié)構(gòu)4的形變應力方向分布情況。

進一步的，監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3繪制被檢混凝土結(jié)構(gòu)4和預埋到混凝土結(jié)構(gòu)4中的多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1三維分布圖像，根據(jù)電磁檢測接收線圈11所對應的電磁感應信號參數(shù)-時間監(jiān)測曲線變化，實時調(diào)整多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1的三維分布圖像，監(jiān)測人員通過觀測預埋到混凝土結(jié)構(gòu)4中的多組三維矩陣一發(fā)多收電磁檢測線圈組1三維分布圖像的變化，即可直觀的觀測到混凝土結(jié)構(gòu)4的形變位置、形變量及形變應力方向分布情況。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域任何技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何修改、等同替換和改進，均應落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。