[發(fā)明專利]深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710250716.0
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106872350B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭智慧;蔡漢生;滕蕓;胡上茂;賈磊;魯海亮;藍(lán)磊;文習(xí)山
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

1.深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法，其特征是，包括：

(1)利用水、水泥、沙子及饋電棒，按預(yù)設(shè)的縮比比例對實際混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效縮比，構(gòu)建縮比結(jié)構(gòu)模型；

(2)通過控制通入饋電棒的直流電大小和/或通入直流電的時間，使饋電棒發(fā)生不同程度的腐蝕；采用失重法測量腐蝕前后饋電棒的失重，獲得各腐蝕程度對應(yīng)的失重值，采用失重值定量表示饋電棒的腐蝕程度；

(3)采用電阻抗成像系統(tǒng)對饋電棒腐蝕前和腐蝕后的縮比結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行電阻抗成像，分別獲得各腐蝕程度對應(yīng)的電阻抗成像圖；所述的電阻抗成像系統(tǒng)包括直流電源、虛擬儀器機箱、虛擬儀器控制器、數(shù)據(jù)總線、電壓采集模塊和矩陣開關(guān)，直流電源和電壓采集模塊均連接矩陣開關(guān)，電壓采集模塊和矩陣開關(guān)通過數(shù)據(jù)總線連接虛擬儀器控制器，虛擬儀器控制器連接虛擬儀器機箱；

本步驟進(jìn)一步包括：

3.1縮比結(jié)構(gòu)模型外壁均勻布設(shè)P個電極，P在2³～2⁵范圍內(nèi)取值，所有電極均通過導(dǎo)線連接矩陣開關(guān)，所有電極順次記為電極1、電極2、電極3、…電極P；

3.2構(gòu)建P個電極系統(tǒng)，電極系統(tǒng)包括：

①以電極1和電極2作為激勵電極，順次以電極3和電極4、電極4和電極5、……電極(P-2)和電極(P-1)、電極(P-1)和電極P作為邊界電壓采集電極對；

②以電極2和電極3作為激勵電極，順次以電極(p+2)和電極(p+3)、電極(p+3)和電極(p+4)、……電極(P-1)和電極P、電極P和電極1作為邊界電壓采集電極對；

③以電極p和電極(p+1)作為激勵電極，順次以電極(p+2)和電極(p+3)、電極(p+3)和電極(p+4)、……電極(P-1)和電極P、電極P和電極1、電極1和電極2、……電極(p-2)和電極(p-1)作為邊界電壓采集電極對，p為3、4、……(P-1)；

④以電極P和電極1作為激勵電極，依次以電極2和電極3、電極3和電極4、……電極(P-3)和電極(P-2)、電極(P-2)和電極(P-1)作為邊界電壓采集電極對；

3.3各電極系統(tǒng)下分別采集邊界電壓數(shù)據(jù)，具體為：直流電源通過矩陣開關(guān)給激勵電極提供激勵電流，電壓采集模塊通過矩陣開關(guān)采集各邊界電壓采集電極對的邊界電壓數(shù)據(jù)；

3.4采集的邊界電壓數(shù)據(jù)通過虛擬儀器控制器傳輸給虛擬儀器機箱，虛擬儀器機箱內(nèi)根據(jù)邊界電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行電阻抗成像；

(4)將饋電棒失重值和電阻抗成像圖建立映射關(guān)系，獲得饋電棒腐蝕程度和電阻抗成像圖的映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫；

(5)將子步驟3.1～3.4中的縮比結(jié)構(gòu)模型換成實際混凝土結(jié)構(gòu)，采用子步驟3.1～3.4的方法對實際混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行電阻抗成像；根據(jù)實際混凝土結(jié)構(gòu)電阻抗成像圖的阻抗分布及其顏色深淺，人工從映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫中找出對應(yīng)的電阻抗成像圖，該電阻抗成像圖對應(yīng)的腐蝕程度即實際混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒的腐蝕程度。

2.如權(quán)利要求1所述的深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法，其特征是：

所述的虛擬儀器機箱采用PXIe-1062Q型號的虛擬儀器機箱。

3.如權(quán)利要求1所述的深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法，其特征是：

所述的虛擬儀器控制器采用PXIe-8133型號的虛擬儀器控制器。

4.如權(quán)利要求1所述的深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法，其特征是：

所述的電壓采集模塊采用PXI6251型號的電壓采集板卡。

5.如權(quán)利要求1所述的深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法，其特征是：

所述的矩陣開關(guān)采用PXI2532型號的矩陣開關(guān)。

6.如權(quán)利要求1所述的深井型直流接地極混凝土結(jié)構(gòu)中饋電棒腐蝕檢測模擬方法，其特征是：

子步驟3.4中，電阻抗成像具體為：

根據(jù)饋電棒腐蝕前采集的邊界電壓數(shù)據(jù)構(gòu)建各電極系統(tǒng)下的邊界電壓分布矩陣，根據(jù)邊界電壓分布矩陣以及所對應(yīng)的激勵電極、激勵電流值，計算縮比結(jié)構(gòu)模型的阻抗分布矩陣σ，從而獲得σ和ν的非線性函數(shù)v＝F(σ)；

對場域進(jìn)行剖分，獲得m個有限單元，根據(jù)非線性函數(shù)v＝F(σ)獲得各有限單元的邊界電壓分布矩陣的變化值Δv＝JΔσ，其中，Δv＝v_腐蝕前-v_腐蝕后，v_腐蝕前表示饋電棒腐蝕前有限單元的邊界電壓分布矩陣，v_腐蝕后表示饋電棒腐蝕后有限單元的邊界電壓分布矩陣；Δσ＝σ_腐蝕前-σ_腐蝕后，Δσ為有限單元的阻抗分布矩陣的變化值，σ_腐蝕前表示饋電棒腐蝕前有限單元的阻抗分布矩陣，v_腐蝕后表示饋電棒腐蝕后有限單元的阻抗分布矩陣；J表示離散化后的雅克比矩陣；

對所有有限單元的Δv＝JΔσ進(jìn)行歸一化，獲得z＝Sg，其中

g表示縮比結(jié)構(gòu)模型的灰度值矩陣，階數(shù)為m×1，g_j為g中第j個元素，g_j表示第j個有限單元的灰度值，1≤j≤m；

z表示縮比結(jié)構(gòu)模型的阻抗變化矢量矩陣，階數(shù)為n×1，z_i為z中第i個元素，z_i表示第i個電極系統(tǒng)下的阻抗變化值，1≤i≤n；z為歸一化后的Δv；

S表示縮比結(jié)構(gòu)模型的靈敏度系數(shù)矩陣，階數(shù)為n×m，S_ij表示第i個電極系統(tǒng)下第j個有限單元電導(dǎo)率的靈敏度系數(shù)；S為歸一化后的J；

利用方程g＝S^Tz獲得電阻抗成像圖。