本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)腐蝕磁性檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土作為人類較早開(kāi)發(fā)應(yīng)用的符合材料之一，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。鋼筋腐蝕是影響結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素之一，已有技術(shù)中，預(yù)先在鋼筋混凝土中布置若干鋼筋棒和不銹鋼棒，通過(guò)測(cè)量?jī)烧咧g原電池腐蝕電流和電位差，實(shí)現(xiàn)鋼筋腐蝕的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，該方法只適用于新建建筑物并且要在建造建筑預(yù)埋傳感器時(shí)才能使用，對(duì)于大量的未布置上述傳感器的建筑物則無(wú)法使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)腐蝕磁性檢測(cè)方法，旨在解決現(xiàn)有檢測(cè)方法只適用于新建建筑物并且要在建造建筑預(yù)埋傳感器時(shí)才能使用，對(duì)于大量的未布置上述傳感器的建筑物則無(wú)法使用的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)腐蝕磁性檢測(cè)方法對(duì)深埋在鋼筋混凝土中的鋼筋進(jìn)行磁化，并形成穩(wěn)定的空間磁場(chǎng)，通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕漏磁檢測(cè)設(shè)備霍爾元件測(cè)量鋼筋中由腐蝕引起的漏磁場(chǎng)，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)對(duì)電壓信號(hào)的識(shí)別獲得鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕狀況。

進(jìn)一步，所述鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)腐蝕磁性檢測(cè)方法具體包括：

步驟一、將由永久磁鐵和銜鐵構(gòu)成的磁化裝置沿鋼筋軸線方向施加在鋼筋混凝土上；

步驟二、用置于兩永久磁鐵間的磁場(chǎng)傳感器測(cè)量沿鋼筋軸線方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度；

步驟三、傳感器將所獲得的漏磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路的濾波、放大、a/d轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，輸入到微型計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)缺陷定量分析軟件的分析顯示出來(lái)；

步驟四、實(shí)驗(yàn)測(cè)定鋼筋銹蝕狀況與缺陷波形的關(guān)系。

進(jìn)一步，所述步驟三進(jìn)一步包括:

(1)選用集成霍爾元件作為預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕漏磁檢測(cè)傳感器，利用霍爾效應(yīng)將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；

(2)霍爾元件將泄漏磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后首先輸送至二次儀表，該儀表包括濾波、放大、a/d轉(zhuǎn)換的電路模塊，經(jīng)過(guò)模塊處理后，采用安裝有信號(hào)處理軟件的筆記本計(jì)算機(jī)接收并且顯示信號(hào)。

進(jìn)一步包括：

(1)檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理，電路包括信號(hào)放大、濾波和整形，信號(hào)處理裝置的電源采用dc/dc二級(jí)穩(wěn)壓電源供電方式；采用芯片ad620，輸出信號(hào)是對(duì)兩輸入信號(hào)差值的放大；

(2)檢測(cè)信號(hào)處理，檢測(cè)信號(hào)輸入經(jīng)過(guò)第一級(jí)、第二級(jí)放大后通過(guò)低通濾波器進(jìn)行濾波，進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換完成電壓信號(hào)從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；

(3)usb數(shù)據(jù)采集，選用瑞博華rbh8223usb數(shù)據(jù)采集卡；

(4)信號(hào)定量分析軟件，檢測(cè)信號(hào)的采集，數(shù)據(jù)的接收、處理、圖形化顯示、存儲(chǔ)、分析，控制信號(hào)的輸出及輸入。

本發(fā)明利用鋼結(jié)構(gòu)由于腐蝕引起材料磁導(dǎo)率變化的特性，采用強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁化，采用磁傳感器檢測(cè)磁化場(chǎng)周?chē)艌?chǎng)變化，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的無(wú)損檢測(cè)，本發(fā)明可以在不損壞混凝土表面的情況下，對(duì)深埋在混凝土內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。目前為止，在對(duì)混凝土構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼絞線的無(wú)損檢測(cè)中，沒(méi)有一種方法能夠?qū)ζ浣孛娣e損失做出一個(gè)準(zhǔn)確的檢測(cè)，本發(fā)明提出的檢測(cè)方法能對(duì)混凝土內(nèi)部預(yù)應(yīng)力鋼絞線的缺陷做出一個(gè)定性的評(píng)估，無(wú)論是從檢測(cè)的可行性考慮還是從實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜工況出發(fā)，該方法目前來(lái)說(shuō)都是可行性最高的一種方法。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)腐蝕磁性檢測(cè)原理示意圖；

圖中：1、銜鐵；2、永久磁鐵；3、檢測(cè)元件；4、鋼筋混凝土梁；5、鋼筋。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)原件布置示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理電路原理圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼絞線銹蝕漏磁檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬檢測(cè)得到的信號(hào)波形圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

圖1中，銜鐵1、永久磁鐵2和鋼筋5構(gòu)成磁回路。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)腐蝕磁性檢測(cè)方法，對(duì)深埋在鋼筋混凝土中的鋼筋進(jìn)行磁化，并形成穩(wěn)定的空間磁場(chǎng)，通過(guò)測(cè)量鋼筋中由腐蝕引起的空間磁場(chǎng)變化，獲得鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕狀況，具體包括：

步驟一、將由永久磁鐵和銜鐵構(gòu)成的磁化裝置沿鋼筋軸線方向施加在鋼筋混凝土上；

步驟二、用置于兩永久磁鐵間的磁場(chǎng)傳感器測(cè)量沿鋼筋軸線方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度；

步驟三、傳感器將所獲得的漏磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路的濾波、放大、a/d轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，輸入到微型計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)缺陷定量分析軟件的分析顯示出來(lái)；

1.檢測(cè)原件的選擇與設(shè)計(jì)。選用集成霍爾元件作為預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕漏磁檢測(cè)傳感器，利用霍爾效應(yīng)將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。其布置簡(jiǎn)圖如圖2所示，2、3、4號(hào)元件可用于單個(gè)元件的信號(hào)采集、1、3號(hào)元件得到信號(hào)做減法處理。

2.信號(hào)處理?；魻栐⑿孤┐艌?chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后首先輸送至二次儀表，該儀表包括濾波、放大、a/d轉(zhuǎn)換等基本的電路模塊，經(jīng)過(guò)這些模塊處理后，還需要配備一臺(tái)安裝有信號(hào)處理軟件的筆記本計(jì)算機(jī)接收并且顯示信號(hào)。

(1)檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理。檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理電路原理圖如圖3所示，電路由信號(hào)放大、濾波和整形等環(huán)節(jié)組成，信號(hào)處理裝置的電源采用dc/dc二級(jí)穩(wěn)壓電源供電方式，提高了檢測(cè)信號(hào)的信噪比和穩(wěn)定性，采用芯片ad620，其輸出信號(hào)是對(duì)兩輸入信號(hào)差值的放大。

(2)檢測(cè)信號(hào)處理。信號(hào)處理系統(tǒng)主要由放大、濾波和a/d轉(zhuǎn)換功能模塊組成。檢測(cè)信號(hào)輸入經(jīng)過(guò)第一級(jí)、第二級(jí)放大后通過(guò)低通濾波器進(jìn)行濾波，最后進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換完成電壓信號(hào)從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，從而進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

(3)usb數(shù)據(jù)采集。a/d轉(zhuǎn)換模塊的選取必須考慮到轉(zhuǎn)換精度、通道數(shù)限制、a/d轉(zhuǎn)換分辨率、采集速度等等的限制，綜合考慮各方面因素以后選用瑞博華rbh8223usb數(shù)據(jù)采集卡。

(4)信號(hào)定量分析軟件。檢測(cè)分析軟件的功能主要有檢測(cè)信號(hào)的采集，數(shù)據(jù)的接收、處理、圖形化顯示、存儲(chǔ)、分析，控制信號(hào)的輸出及輸入等。

步驟四、實(shí)驗(yàn)測(cè)定鋼筋銹蝕狀況與缺陷波形的關(guān)系。

當(dāng)鋼絞線上無(wú)缺陷時(shí)，磁場(chǎng)分布均勻，磁力線絕大部分通過(guò)被測(cè)構(gòu)件，當(dāng)鋼絞線上存在缺陷(截面積有損失)時(shí)，缺陷處空氣或者其它雜質(zhì)的磁導(dǎo)率與鋼絞線本身的磁導(dǎo)率并不不同，由于磁力線的連續(xù)性，在截面積損失處磁力線發(fā)生扭曲，產(chǎn)生一局部漏磁場(chǎng)，用磁敏感元件(霍爾元件或線圈等)測(cè)量這一溢出的漏磁場(chǎng)，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)對(duì)電壓信號(hào)的識(shí)別就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絞線上缺陷的檢測(cè)。

典型的鋼絞線及其周?chē)鸥袘?yīng)強(qiáng)度分布等值圖，磁源磁勢(shì)大小、磁極間距、鋼絞線埋藏深度h等參數(shù)都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，表1所示為幾種參數(shù)組合下與其對(duì)應(yīng)的缺陷處最大磁感應(yīng)強(qiáng)度。

表1不同參數(shù)下缺陷處最大磁感應(yīng)強(qiáng)度

圖4中，混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕漏磁檢測(cè)系統(tǒng)主要由勵(lì)磁裝置、探測(cè)器、輔助裝置、便攜式信號(hào)處理設(shè)備(包括信號(hào)采集處理裝置、系統(tǒng)軟件、信號(hào)處理軟件、人機(jī)交互設(shè)備)等組成。

圖5為模擬檢測(cè)得到信號(hào)波形。模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在距磁化器100mm處放置一根七股預(yù)應(yīng)力鋼鉸線和鋼管，鋼絞線上分別有7％、14％、29％、42％、57％、71％的截面積損失。所示信號(hào)波形表征鋼絞線截面積損失為7％、14％、29％、42％、57％、71％時(shí)探頭檢測(cè)的相應(yīng)信號(hào)變化。

本發(fā)明利用鋼結(jié)構(gòu)由于腐蝕引起材料磁導(dǎo)率變化的特性，采用強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)鋼筋混凝土中鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁化，采用磁傳感器檢測(cè)磁化場(chǎng)周?chē)艌?chǎng)變化，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的無(wú)損檢測(cè)，本發(fā)明可以在不損壞混凝土表面的情況下，對(duì)深埋在混凝土內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕情況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。