[發明專利]一種基于TMR陣列的水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測方法

在審

• 申請號: 202210100652.7
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114460166A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 孫天賜;劉子彬;張占龍;余坦松;裘科成
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G01R33/09;G06F30/13;G06T17/00;G06F111/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發明涉及一種基于TMR陣列的水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測方法，屬于電磁測量領域。本方法通過COMSOL軟件對水泥蓋板內鋼筋的電磁特性進行仿真分析，基本方法選取有限元分析法，在求解器中選擇磁場求解。根據文獻資料和仿真結果，分析鋼筋腐蝕對其電磁特性的影響，并提出一種鋼筋腐蝕的典型值。本發明設計基于TMR陣列水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測系統，測量空間中磁感應強度的大小，通過插值的方法構造磁感應強度曲面。在此基礎上對曲面進行積分，以積分值的大小判斷鋼筋的腐蝕程度。

技術領域

本發明屬于電磁測量領域，涉及一種基于TMR陣列的水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測方法。

背景技術

水泥蓋板是我們日常生活中一種常見的鋼筋混凝土結構，其內部鋼筋質量的好壞(銹蝕情況)直接決定了其抗壓、抗沖擊能力的強弱。然而其長期運行后受到環境變化影響或人為破壞導致內部鋼筋出現腐蝕的情況，存在巨大的安全隱患。目前，對水泥蓋板采取的是定期更換的政策，導致部分仍能服役的水泥蓋板也進行了更換，造成不必要的浪費。因此及時檢測出水泥蓋板中鋼筋腐蝕的程度，是現階段在工程方面亟待解決的重要問題。

現階段鋼筋腐蝕的檢測方法眾多，按照檢測過程中對水泥蓋板保護層是否有損害可以分為有損檢測和無損檢測兩類。有損檢測需要將水泥蓋板的保護層剝開，通過肉眼觀察內部鋼筋的銹蝕情況，或者對內部鋼筋除銹后測量直徑來判斷銹蝕，造成不可逆的損壞，一般不予使用。無損檢測由于其非破壞性得到廣泛應用。根據檢測原理，無損檢測分為分析法、電化學法和物理法三類。分析法是通過對鋼筋所處環境的各種因素進行綜合分析，可靠性偏低；電化學方法是水泥蓋板的電解質溶液體系中某一參數的改變來判斷內部鋼筋的銹蝕情況，可用于估計鋼筋的銹蝕概率，無法準確判斷鋼筋是否已經發生銹蝕；在物理法中，電磁無損檢測由于無需耦合劑，測量裝置較其他方法成本較低，成為近年來研究的重點。

目前，在電磁無損檢測中應用的磁傳感器主要有感應線圈、霍爾元件、各向異性磁敏電阻(AMR)、巨磁電阻(GMR)等。感應線圈測量不能探測靜態和緩慢變化的磁場，且對低頻交變的檢測靈敏度低；霍爾傳感器功耗大、線性度差；AMR元件線性范圍窄，制造工藝復雜；GMR元件線性范圍較小。

采用磁場檢測的方法也層出不窮，但研究對象多為公路，橋梁當中的RC結構，與水泥蓋板中的鋼筋有所不同。因此本發明提出一種基于TMR(隧道磁敏電阻)陣列的水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測方法。TMR元件靈敏度高、功耗低、線性度好，結構簡單；其工作范圍為0.001-200Gs，分辨率可達0.1mGs，功耗小，信噪比高，相比其他元件有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更低的功耗。并且由于TMR傳感器體積小，僅為0.5*0.5mm。相同體積布置數量遠大于其他傳感器，將TMR元件組成傳感器陣列對空間中磁感應強度進行測量，能有效提高后期成像的分辨率。

綜上所述，TMR傳感器靈敏度高，分辨率高，能夠對磁參量進行精確測量，大大提高檢測精度，可以代替傳統傳感器來檢測水泥蓋板內鋼筋腐蝕情況。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于TMR陣列的水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于隧道磁敏電阻TMR陣列的水泥蓋板內鋼筋腐蝕檢測方法，該方法包括以下步驟：

S1：建立水泥蓋板仿真模型；

S2：鋼筋腐蝕的電磁特性分析；

S3：計算及判斷水泥蓋板內鋼筋腐蝕程度。

可選的，所述S1具體為：

對水泥蓋板的一個單元網格進行建模仿真；仿真模型水泥蓋板厚度為30mm，主筋直徑為12mm，長為200mm，每兩根主筋之間距離為60mm，箍筋直徑為3mm，長度為80mm，垂直于主筋排列；鋼筋外的長方體為混凝土，鋼筋的相對磁導率選為4000；