[發(fā)明專利]在役結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力原位檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310590354.1
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103557973A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張奔牛;鄭博仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/25
• 分類號(hào): G01L1/25;G01L1/12
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.在役結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力原位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括

可調(diào)信號(hào)源單元，與預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸入端連接，用于輸出不同頻率和相位的電磁波，以滿足不同長(zhǎng)度不同粗細(xì)的預(yù)應(yīng)力鋼筋的阻抗要求；

高輸入阻抗單元，與預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸出端連接，使鋼筋等效為開(kāi)路狀態(tài)；

峰值檢波單元，連接在高輸入阻抗單元的輸出端處，用于提取出輸出端的駐波峰值電壓；

A/D轉(zhuǎn)換電路，將峰值檢波單元輸出的駐波峰值電壓轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)；

電壓測(cè)試處理顯示單元，把對(duì)應(yīng)的電壓值等效顯示成具體的受力大小；

系統(tǒng)參數(shù)輸入單元，與電壓測(cè)試處理顯示單元連接，把對(duì)應(yīng)的鋼筋的物理尺寸與電參數(shù)輸入電壓測(cè)試處理顯示單元，計(jì)算獲得鋼筋所受應(yīng)力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在役結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力原位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述電參數(shù)包括半徑大小、鋼筋的材料混合比例以及相因的未受力的節(jié)點(diǎn)常數(shù)、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在役結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力原位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：該檢測(cè)系統(tǒng)還包括放大單元，所述放大單元用于放大可調(diào)信號(hào)源單元輸出的信號(hào)并將可調(diào)信號(hào)單元輸出的信號(hào)導(dǎo)入到預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸入端。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在役結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力原位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：該檢測(cè)系統(tǒng)還包括阻抗匹配單元，所述阻抗匹配單元的輸入端與放大單元的輸出端連接，阻抗匹配單元的輸出端與預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸入端連接，用于使電磁波在預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸入端不發(fā)生反射。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在役結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力原位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：預(yù)應(yīng)力鋼筋的輸入端不發(fā)生反射包括信號(hào)源到鋼筋上，以及鋼筋輸出端反射回來(lái)的信號(hào)不再發(fā)生反射。

6.利用權(quán)利要求5所述的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1:基本校驗(yàn)與標(biāo)定；

S11將阻抗匹配單元與鋼筋的一端連接，將高輸入阻抗單元與鋼筋的另一端連接；

S12通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)輸入單元輸入鋼筋在未受力時(shí)的磁導(dǎo)率；

S13調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率和相位，首先使得信號(hào)輸出時(shí)相位為0；調(diào)節(jié)信號(hào)頻率，使得輸出端電壓達(dá)到最大值，即獲得最大的反射，形成最大的駐波；

S14根據(jù)不同鋼筋的型號(hào)與粗細(xì)，制定相應(yīng)的頻率表和對(duì)應(yīng)的磁導(dǎo)率表；

S2:絕對(duì)應(yīng)力測(cè)試；

S21根據(jù)步驟S14中制定的頻率表設(shè)定信號(hào)源頻率，并輸入相應(yīng)的磁導(dǎo)率；

S22記錄此時(shí)輸出端駐波信號(hào)幅度；

S23調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率，使得輸出駐波電壓降低到最低，記錄下當(dāng)前頻率，然后計(jì)算出駐波在鋼筋上的個(gè)數(shù)；其中：[]為取整算符，n為整數(shù)，n為駐波在鋼筋上的個(gè)數(shù)，f₁為最大駐波時(shí)頻率，f₂為最小駐波時(shí)頻率；

S24輸入n值到電壓測(cè)試處理顯示單元；

S25計(jì)算獲得相應(yīng)的絕對(duì)應(yīng)力；δ=Bm2(Aμϵ0+8πμ0ϵ0)(π/2-arcos(Vm′/Vm))(n+1/4)Aϵ0λmμ2,]]>其中：δ為鋼筋所受絕對(duì)應(yīng)力，μ是未受力時(shí)磁性材料的磁導(dǎo)率，μ₀為真空中的磁導(dǎo)率，ε₀為真空電導(dǎo)率，Bm為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，λm為磁致伸縮系數(shù)，A是與鋼筋半徑相關(guān)的常數(shù)，V_m為不加力的值，是事先做好的標(biāo)稱值，V_m'為拉伸發(fā)生后的電壓；

S3：預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)；

S31根據(jù)對(duì)應(yīng)鋼筋參數(shù)設(shè)定磁導(dǎo)率與頻率；

S32按照步驟S2測(cè)試一次駐波電壓；

S33給定時(shí)間間隔再測(cè)試一次駐波電壓；

S34根據(jù)計(jì)算公式直接計(jì)算應(yīng)力變化，與設(shè)定值比較獲得預(yù)應(yīng)力損失即預(yù)應(yīng)力變化：其中：Δδ為鋼筋所受絕對(duì)應(yīng)力變化，μ是未受力時(shí)磁性材料的磁導(dǎo)率，μ₀為真空中的磁導(dǎo)率，ε₀為真空電導(dǎo)率，Bm為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，λm為磁致伸縮系數(shù)，A是與鋼筋半徑相關(guān)的常數(shù)；V_m為不加力的值，是事先做好的標(biāo)稱值，V_m'為拉伸發(fā)生后的電壓；ΔV'_m為加載應(yīng)力后隨應(yīng)力變化而引起的駐波電壓變化。