[發明專利]一種基于磁性顆粒檢測建筑材料內部缺陷的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011070763.5
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112362726A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 衛榮漢;許雁雅;周克佳;豆麗莎;劉慶穩;胡志鑫;陳銀玲;趙東陽;李旺明;張玉東;徐獻忠;李靜
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G01N1/38
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 41188
• 代理人: 張夏謙

本發明公開了一種基于磁性顆粒檢測建筑材料內部缺陷的裝置及方法，包括以下幾個步驟：(1)制作可與混凝土建筑材料充分混合的磁性顆粒；(2)將磁性顆粒作為一種建筑材料成分，與混凝土建筑材料充分混合，并利用其混合材料搭建目標建筑結構；(3)組合搭載掃描探頭的無損檢測裝置，該無損檢測裝置能夠通過手動或自動移動的方式，在目標建筑結構表面進行無損檢測，以監測其內部缺陷或細微裂縫的具體情況。

技術領域

本發明涉及一種基于磁性顆粒檢測建筑材料內部缺陷的裝置及方法。

背景技術

在工業生產及工程建筑領域，利用電磁感應原理以檢測建筑材料內部缺陷的無損檢測方法是行業領域內缺陷檢測公認的常規方法，譬如渦流檢測法。其通過利用外加磁場在待測金屬等鐵磁性試樣或工件表面感應產生渦電流，并通過測量其感生渦電流的相位及振幅等相關物理量的變化量，從而檢測出待測試樣的表面或近表面是否存在缺陷或裂縫，以及判斷其缺陷或裂縫的大小及相關損壞程度。具有檢測范圍廣、檢測靈敏度高、無需耦合劑、操作方便等優點。

目前，利用電磁感應原理開發的無損檢測技術能夠對金屬、導體等鐵磁性材料的近表面內部缺陷或細微裂縫進行高靈敏度的有效檢測。然而，該方法要求其待測試樣或工件必須為鐵磁性材料。因此，該方法無法對使用傳統工業混凝土建筑材料搭建的橋梁、樓房、墻體、道路等工程建筑或結構進行量測，暴露出其適用的局限性。此外，僅依靠現有的人工檢測技術難以對較高建筑結構或較低的地下待測結構進行檢測，且費時費力。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種基于磁性顆粒檢測建筑材料內部缺陷的裝置及方法，該方法能夠實現利用電磁感應原理開發的無損檢測裝置對傳統工業混凝土建筑材料搭建的工程建筑結構的內部缺陷或細微裂縫進行無損檢測，同時利用開發的無損檢測裝置可對現有人工檢測技術難以檢測的較高建筑結構或較低的地下待測結構進行高精度檢測，進一步提升基于電磁感應原理開發的無損檢測設備的適用性和檢測效率。

技術方案：一種基于磁性顆粒檢測建筑材料內部缺陷的裝置基于電磁感應原理開發，其由信號源、掃描探頭、探頭搭載移動機構、與數據收集系統四個部分組成。

所述的無損檢測裝置具體檢測步驟如下：

(a)通過信號源為掃描探頭提供固定頻率的交變電流；

(b)利用探頭搭載移動機構搭載掃描探頭以設定的固定距離在目標建筑結構表面進行移動掃描，以獲取與交變電流頻率有關的檢測信號；

(c)由數據收集系統對檢測信號數據與位置進行收集與分析處理。

所述的掃描探頭包括外部的激發線圈與內部的傳感器組，外部激發線圈利用通入的交變電流以提供交變磁場，該磁場可激發磁性顆粒在建筑結構表面產生次級磁場；內部傳感器組與數據收集系統相連，以獲取建筑結構表面有關交變磁場的檢測數據。

所述的掃描探頭的內部傳感器組可由兩個同軸反向串聯的感測線圈、霍爾感測器、磁阻感測器或其他量測磁場的感測器構成。

所述的探頭搭載移動機構，其特征在于：所述探頭搭載移動機構主要采用機械桿伸縮、折疊及旋轉的組合設計形式作為其手動或自動移動的機構設計，以確保掃描探頭在三維空間可以全方位自由移動進行掃描檢測。

所述的數據收集系統主要包括數據采集設備與電腦。其通過無線或有線的傳輸方式接收檢測信號數據。

一種基于磁性顆粒檢測建筑材料內部缺陷的方法，其包括以下步驟：

(1)制作可與混凝土建筑材料充分混合的磁性顆粒；

(2)將磁性顆粒作為一種建筑材料成分，與混凝土建筑材料充分混合，并利用其混合材料搭建目標建筑結構；