[發(fā)明專利]一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測方法及裝置

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• 申請日: 2023-04-28
• 公開（公告）號: CN116500124A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭珍瑞;蘇西西;殷紅
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測方法及裝置。檢測裝置包括環(huán)形線圈傳感器模塊、激勵(lì)信號發(fā)生模塊、檢測信號采集模塊、通道切換和信號處理模塊以及數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊。檢測方法如下：由數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊控制激勵(lì)信號發(fā)生模塊產(chǎn)生激勵(lì)電流信號，然后將激勵(lì)電流信號給到通道切換和信號處理模塊進(jìn)行放大處理并將放大后的激勵(lì)信號按照一定順序施加到激勵(lì)線圈上，激勵(lì)線圈產(chǎn)生交變磁場后由檢測線圈采集包含拉索缺陷的磁場信號通過通道切換和信號處理模塊獲得各投影方向的檢測電壓信號，最后將檢測電壓信號通過采集模塊送入數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊來對拉索缺陷進(jìn)行圖像重建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拉索缺陷無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，斜拉橋以其結(jié)構(gòu)體系受力合理，跨越能力強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)，使世界各國的設(shè)計(jì)師們對它越來越青睞，全球的的數(shù)量也是與日俱增。斜拉橋一般由主梁、斜拉索、索塔三個(gè)主要部分構(gòu)成，斜拉索作為整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的生命線，拉索的損傷嚴(yán)重影響了的安全。拉索的損傷是造成事故發(fā)生的主要原因，許多較早建造的斜拉橋，建造技術(shù)不夠先進(jìn)，出現(xiàn)病害后沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行足夠的養(yǎng)護(hù)措施，當(dāng)病害積累到一定程度，會(huì)突然發(fā)生破壞情況，最終因鋼絲腐蝕或斷裂導(dǎo)致拉索失效甚至橋面坍塌等重大事故。國內(nèi)外已有數(shù)座使用中的斜拉橋發(fā)生過斷索事故，造成慘重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，斜拉橋的安全與拉索的狀態(tài)密切相關(guān)，在拉索的缺陷檢測中，內(nèi)部的鋼絲缺陷檢測是判定的主要依據(jù)，通過對拉索定期檢測與維護(hù)，以保障斜拉橋的安全。

開窗檢測是長期以來對于檢測拉索缺陷情況的主要方法，該方法對拉索傷害大，具體操作是去除掉拉索最外層的保護(hù)套，露出內(nèi)部鋼絲，直接觀察內(nèi)部鋼絲的缺陷情況，開窗法的檢測效率較低、精度也較低。

在檢測中采用無損檢測的方法能極大減小對拉索的損傷，目前對于拉索無損檢測常用方法有：聲發(fā)射檢測法、模態(tài)檢測法、漏磁檢測法、超聲波檢測法、光纖光柵監(jiān)測法、射線檢測法、磁致伸縮導(dǎo)波檢測法；其中，聲發(fā)射檢測法可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，但是檢測精度較低；模態(tài)檢測法能夠在一定程度上判斷拉索是否完好，但是無法判斷拉索缺陷類型和缺陷位置等具體情況；漏磁檢測法可檢測拉索的外圍鋼絲缺陷，但無法準(zhǔn)確檢測拉索內(nèi)部鋼絲的缺陷；超聲波檢測法可以檢測出拉索的斷絲缺陷，但對腐蝕缺陷的檢測比較困難；光纖光柵監(jiān)測法的光纖光柵傳感器的安裝和防損壞問題較難解決；射線檢測法的檢測效率低、成本高、存在輻射污染；磁致伸縮導(dǎo)波檢測法可以識別出拉索的缺陷類型，但對缺陷大小的檢測不穩(wěn)定；基于電磁層析成像技術(shù)對拉索內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測具有以下優(yōu)勢：第一、電磁層析成像技術(shù)具有檢測速度快、靈敏度高、無接觸等優(yōu)點(diǎn)；第二、電磁層析成像技術(shù)可以對拉索進(jìn)行成像，實(shí)現(xiàn)缺陷的可視化；第三、電磁層析成像技術(shù)檢測效果直觀、準(zhǔn)確，對檢測人員要求較低，系統(tǒng)成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測方法及裝置，實(shí)現(xiàn)對拉索缺陷的快速、無接觸的可視化檢測。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供一種基于電磁層析成像技術(shù)的拉索缺陷檢測裝置，包括：環(huán)形線圈傳感器模塊、激勵(lì)信號發(fā)生模塊、檢測信號采集模塊、通道切換和信號處理模塊以及數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊；所述線圈傳感器模塊，用于激勵(lì)和檢測電壓信號；所述激勵(lì)發(fā)生模塊，用于產(chǎn)生幾十至幾百kHz的正弦激勵(lì)信號；所述通道切換和信號處理模塊，用于控制所述環(huán)形線圈傳感器模塊中線圈在激勵(lì)模式和檢測模式下的切換，并對所述激勵(lì)信號和采集信號進(jìn)行放大；所述檢測信號采集模塊，用于對所述檢測線圈的感應(yīng)電壓進(jìn)行濾波處理并采集；所述數(shù)據(jù)處理和圖像重建模塊，用于對檢測信號采集模塊采集到的感應(yīng)電壓進(jìn)行處理，利用圖像重建算法對拉索缺陷進(jìn)行成像。

作為優(yōu)選地，所述環(huán)形線圈傳感器模塊套在被測拉索上，并且環(huán)形線圈傳感器模塊軸線垂直于被測拉索表面。