[發(fā)明專利]基于感應(yīng)加熱和紅外熱像的混凝土內(nèi)鋼筋檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410000381.3
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103743776A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張劍峰;歐洋
• 申請（專利權(quán)）人: 四川省建筑科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土內(nèi)鋼筋的檢測方法，尤其涉及一種基于感應(yīng)加熱和紅外熱像的混凝土內(nèi)鋼筋檢測方法。

背景技術(shù)

鋼筋混凝土是內(nèi)置鋼筋的混凝土，大量用于建筑，鋼筋在混凝土中主要承受拉應(yīng)力，使混凝土能夠更好地承受外力。在混凝土中鋼筋的數(shù)量是否與設(shè)計(jì)圖紙一致、鋼筋的布置位置恰當(dāng)、鋼筋采取的不同連接方式、鋼筋間焊接狀態(tài)等因素，直接影響到鋼筋在混凝土中發(fā)揮的作用。因此，如何準(zhǔn)確判斷混凝土中鋼筋的狀態(tài)已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

現(xiàn)在一般使用的儀器，其原理一般都是由于鋼筋的存在，使檢測儀形成的電磁場受到影響，使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流放大后，驅(qū)動顯示儀表給出測試結(jié)果。

根據(jù)電磁場理論，線圈是嚴(yán)格磁偶極子，當(dāng)信號源供給交變電流時(shí)，它向外界輻射出電磁場；鋼筋是一個(gè)電偶極子，它接收外界電場，從而產(chǎn)生大小沿鋼筋分布的感應(yīng)電流。鋼筋的感應(yīng)電流重新向外界輻射出電磁場（即二次場），使原激勵線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而使線圈的輸出電壓產(chǎn)生變化，目前的測試儀器正是根據(jù)這一變化來確定鋼筋所在的位置。根據(jù)這一特點(diǎn)，在測試中，可以自動鎖定受影響最大的點(diǎn)，即信號值最大的點(diǎn)，從而得出鋼筋位置的信息。???

但是，基于上述原理，目前的檢測儀器無法檢測含有鐵磁性物質(zhì)的混凝土內(nèi)的鋼筋，無法檢測密集布置的相鄰鋼筋和雙層（或多層）鋼筋，無法區(qū)分混凝土內(nèi)綁扎鋼筋用的金屬絲與鋼筋本身，也無法確定混凝土內(nèi)鋼筋的焊接的準(zhǔn)確部位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于感應(yīng)加熱和紅外熱像的混凝土內(nèi)鋼筋檢測方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種基于感應(yīng)加熱和紅外熱像的混凝土內(nèi)鋼筋檢測方法，包括以下步驟：

（1）?在內(nèi)含鋼筋的混凝土試樣外布置線圈，在線圈的兩端接通交流電源，線圈產(chǎn)生的磁場使混凝土內(nèi)的鋼筋本體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)渦流并產(chǎn)生熱效應(yīng)；

（2）?在鋼筋產(chǎn)生的熱量逐漸傳遞到混凝土表面以及停止加熱后混凝土表面逐漸降溫的過程中使用紅外熱像儀連續(xù)觀測和記錄混凝土表面的溫度場變化，對應(yīng)得知混凝土中鋼筋的情況；

（3）?將紅外熱像儀獲取的紅外熱像圖傳輸至處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和定位分析，對混凝土中埋設(shè)的鋼筋進(jìn)行定性診斷。

上述方法最重要的兩個(gè)技術(shù)是感應(yīng)加熱和紅外成像，具體介紹如下：

感應(yīng)加熱是指將金屬材料放到感應(yīng)線圈內(nèi)或旁邊，感應(yīng)線圈一般是輸入中頻或高頻交流電的高頻電纜。產(chǎn)生的交變磁場在金屬材料中產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在金屬材料的分布是不均勻的，具有表面強(qiáng)而內(nèi)部弱的特點(diǎn)，中心位置接近于0，利用這個(gè)“集膚效應(yīng)”，可使金屬材料表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800-1000℃，而芯部溫度升溫很小。當(dāng)使用感應(yīng)線圈在混凝土表面持續(xù)產(chǎn)生高頻交變磁場時(shí)，混凝土中的鋼筋在“集膚效應(yīng)”的作用下被加熱，其產(chǎn)生的熱量改變鋼筋附近的溫度場，熱量在混凝土中傳遞，最終導(dǎo)致混凝土表面溫度出現(xiàn)差異。

紅外成像屬于非接觸測溫的一種方法，基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動，并不停地輻射出熱紅外能量。分子和原子的運(yùn)動愈劇烈，輻射的能量愈大；反之，輻射的能量愈小。利用這一特性，通過光電紅外探測器將物體發(fā)熱部位輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，成像裝置——紅外熱像儀就可以一一對應(yīng)地模擬出物體表面溫度的空間分布，最后經(jīng)系統(tǒng)處理，形成熱圖像視頻信號，傳至處理器的顯示屏幕上，就得到與物體表面熱分布相對應(yīng)的熱像圖，通過利用探測器測定目標(biāo)本身和背景之間的紅外線差，從而得到目標(biāo)表面溫度分布的圖像。運(yùn)用這一方法，便能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)圖像成像和測溫，并可進(jìn)行智能分析判斷，當(dāng)混凝土內(nèi)鋼筋存在某種缺陷時(shí)，由于缺陷類型形態(tài)及分布不同直接導(dǎo)致表面溫度發(fā)生變化，使紅外熱像儀輸出的熱像圖上出現(xiàn)溫度場異樣，而在紅外熱像上出現(xiàn)的“熱斑”其范圍和程度反映了該部位的缺陷程度及范圍，從而達(dá)到檢測缺陷的目的。具體分析判斷方法則根據(jù)實(shí)際需要而定，一般技術(shù)人員不需要創(chuàng)新即可完成。

具體地，所述步驟（1）中，所述交流電源的頻率為50赫茲或0.5～8千赫茲；所述交流電源的頻率為0.5～8千赫茲時(shí)，所述交流電源用可控硅逆變器產(chǎn)生。感應(yīng)加熱混凝土內(nèi)鋼筋的加熱深度，取決于交流電的頻率，一般是頻率越高加熱深度越淺，為了將熱量集中于鋼筋表面，所以盡量選擇高頻交流電源。

根據(jù)實(shí)際情況，所述步驟（1）中，所述線圈采用平面式或環(huán)繞式布置于混凝土試樣外，使需要檢測的混凝土內(nèi)部的鋼筋被線圈感應(yīng)區(qū)域覆蓋80%以上。