CN106482630A - 一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置及方法 - Google Patents

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    • G01B7/24—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in magnetic properties

Abstract

本发明涉及一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置及方法，将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组均匀分布预埋在混凝土结构中；采用监测电磁检测发射线圈和电磁检测接收线圈之间的相对距离变化，间接测定混凝土结构的形变量，推导出混凝土结构的形变应力方向分布情况，实现了对混凝土结构件形变情况的实时监测，能够提前预知可能存在的安全隐患，以便及时采取预防措施，从而有效的避免危险事故的发生。

Description

一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置及方法
技术领域
本发明涉及结构健康监测技术领域，特别是涉及一种测定混凝土结构形变的装置及方法。
背景技术
结构健康监测是一门新兴的学科，是指对工程结构实施损伤检测和识别，其应用领域从飞机发动机，到桥梁、隧道、大型建筑等。其中，混凝土结构在长期使用过程中会因各种自然因素或人为因素的作用而不可避免地发生损伤，如环境变化、构件退化、疲劳锈蚀，以及结构在刚度、强度方面的蜕变或下降等诸多因素作用，从而影响结构的安全和使用。目前我国工程事故频繁发生，如桥梁混凝土结构突然断裂、建筑骤然倒塌等，造成了重大的人员伤亡和财产损失，已经引起人们对于工程结构安全性的关心和重视。对于长期在役的大型工程结构，如果能实时监测结构的损伤程度，准确定位结构损伤的位置，就能及时采取应急处理措施，防止损伤进一步恶化，避免可能发生的安全问题。鉴于此，很有必要研发一种能够实时监控混凝土结构损伤的动态监测方法。
发明内容
本发明的目的在于通过一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置，包括多个三维矩阵一发多收电磁检测线圈组、电磁检测仪、监测数据管理系统，其特征在于：所述三维矩阵一发多收电磁检测线圈组包括一个电磁检测发射线圈和多个电磁检测接收线圈，多个电磁检测接收线圈以电磁检测发射线圈为中心围绕分布；所述多个三维矩阵一发多收电磁检测线圈组与电磁检测仪电连接；电磁检测仪与监测数据管理系统电连接。所述电连接采用有线电连接或无线电连接方式。
一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的方法，其特征在于：将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组均匀分布预埋在混凝土结构中；采用监测电磁检测发射线圈和电磁检测接收线圈之间的相对距离变化，间接测定混凝土结构的形变量，推导出混凝土结构的形变应力方向分布情况，包括如下步骤，
a. 在混凝土结构凝固前，将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组均匀分布预埋在混凝土结构中；
b. 在混凝土结构凝固后，电磁检测仪激励多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈，多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈激发电磁场，围绕在电磁检测发射线圈周围的多个电磁检测接收线圈将电磁感应信号发送至电磁检测仪；电磁检测仪处理得到每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，并将处理后的电磁感应信号参数传输至监测数据管理系统，监测数据管理系统归档保存每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，以此参数作为每个电磁检测接收线圈所对应的基准电磁感应信号参数；
c. 此后，电磁检测仪定期激励多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈，采集处理每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，并将处理后的电磁感应信号参数传输至监测数据管理系统，监测数据管理系统归档保存每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，制作每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线；
d. 当混凝土结构发生形变，三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈与电磁检测接收线圈之间的距离发生变化，电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数也发生变化，监测数据管理系统制作的电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线也发生变化，故此，通过监控监测数据管理系统制作的电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线，即可间接监控混凝土结构的形变位置；通过对比计算电磁感应信号参数-时间监测曲线的变化点的电磁感应信号参数与基准电磁感应信号参数之间的差值，即可间接测定混凝土结构的形变位置形变量；通过对比多个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线之间的相对变化情况，即可间接推导出混凝土结构的形变应力方向分布情况。
进一步的，监测数据管理系统绘制被检混凝土结构和预埋到混凝土结构中的多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组三维分布图像，根据电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线变化，实时调整多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组的三维分布图像，监测人员通过观测预埋到混凝土结构中的多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组三维分布图像的变化，即可直观的观测到混凝土结构的形变位置、形变量及形变应力方向分布情况。
本发明的有益效果是，一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置及方法，将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组均匀分布预埋在混凝土结构中；采用监测电磁检测发射线圈和电磁检测接收线圈之间的相对距离变化，间接测定混凝土结构的形变量，推导出混凝土结构的形变应力方向分布情况，实现了对混凝土结构件形变情况的实时监测，能够提前预知可能存在的安全隐患，以便及时采取预防措施，从而有效的避免危险事故的发生。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例的一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置结构示意图。
图2为本发明实施例的一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的方法示意图。
图中，1.三维矩阵一发多收电磁检测线圈组，2.电磁检测仪，3.监测数据管理系统，10.电磁检测发射线圈，11.电磁检测接收线圈，4.混凝土结构。
具体实施方式
如图1所示，一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置，包括多个三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1、电磁检测仪2、监测数据管理系统3，其特征在于：所述三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1包括一个电磁检测发射线圈10和多个电磁检测接收线圈11，多个电磁检测接收线圈11以电磁检测发射线圈10为中心围绕分布；所述多个三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1与电磁检测仪2电连接；电磁检测仪2与监测数据管理系统3电连接。所述电连接采用有线电连接或无线电连接方式。
如图2所示，一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的方法，其特征在于：将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1均匀分布预埋在混凝土结构4中；采用监测电磁检测发射线圈10和电磁检测接收线圈11之间的相对距离变化，间接测定混凝土结构4的形变量，推导出混凝土结构4的形变应力方向分布情况，包括如下步骤，
a. 在混凝土结构4凝固前，将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1均匀分布预埋在混凝土结构4中；
b. 在混凝土结构4凝固后，电磁检测仪2激励多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1中的电磁检测发射线圈10，多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1中的电磁检测发射线圈10激发电磁场，围绕在电磁检测发射线圈10周围的多个电磁检测接收线圈11将电磁感应信号发送至电磁检测仪2；电磁检测仪2处理得到每个电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数，并将处理后的电磁感应信号参数传输至监测数据管理系统3，监测数据管理系统3归档保存每个电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数，以此参数作为每个电磁检测接收线圈11所对应的基准电磁感应信号参数；
c. 此后，电磁检测仪2定期激励多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1中的电磁检测发射线圈10，采集处理每个电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数，并将处理后的电磁感应信号参数传输至监测数据管理系统3，监测数据管理系统3归档保存每个电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数，制作每个电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线；
d. 当混凝土结构4发生形变，三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1中的电磁检测发射线圈10与电磁检测接收线圈11之间的距离发生变化，电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数也发生变化，监测数据管理系统3制作的电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线也发生变化，故此，通过监控监测数据管理系统3制作的电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线，即可间接监控混凝土结构4的形变位置；通过对比计算电磁感应信号参数-时间监测曲线的变化点的电磁感应信号参数与基准电磁感应信号参数之间的差值，即可间接测定混凝土结构4的形变位置形变量；通过对比多个电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线之间的相对变化情况，即可间接推导出混凝土结构4的形变应力方向分布情况。
进一步的，监测数据管理系统3绘制被检混凝土结构4和预埋到混凝土结构4中的多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1三维分布图像，根据电磁检测接收线圈11所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线变化，实时调整多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1的三维分布图像，监测人员通过观测预埋到混凝土结构4中的多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组1三维分布图像的变化，即可直观的观测到混凝土结构4的形变位置、形变量及形变应力方向分布情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域任何技术人员对本发明的技术方案所作的任何修改、等同替换和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置，包括多个三维矩阵一发多收电磁检测线圈组、电磁检测仪、监测数据管理系统，其特征在于：所述三维矩阵一发多收电磁检测线圈组包括一个电磁检测发射线圈和多个电磁检测接收线圈，多个电磁检测接收线圈以电磁检测发射线圈为中心围绕分布；所述多个三维矩阵一发多收电磁检测线圈组与电磁检测仪电连接；电磁检测仪与监测数据管理系统电连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的装置，其特征在于：所述电连接采用有线电连接或无线电连接方式。
3.一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的方法，其特征在于：将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组均匀分布预埋在混凝土结构中；采用监测电磁检测发射线圈和电磁检测接收线圈之间的相对距离变化，间接测定混凝土结构的形变量，推导出混凝土结构的形变应力方向分布情况，包括如下步骤，
a. 在混凝土结构凝固前，将多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组均匀分布预埋在混凝土结构中；
b. 在混凝土结构凝固后，电磁检测仪激励多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈，多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈激发电磁场，围绕在电磁检测发射线圈周围的多个电磁检测接收线圈将电磁感应信号发送至电磁检测仪；电磁检测仪处理得到每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，并将处理后的电磁感应信号参数传输至监测数据管理系统，监测数据管理系统归档保存每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，以此参数作为每个电磁检测接收线圈所对应的基准电磁感应信号参数；
c. 此后，电磁检测仪定期激励多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈，采集处理每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，并将处理后的电磁感应信号参数传输至监测数据管理系统，监测数据管理系统归档保存每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数，制作每个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线；
d. 当混凝土结构发生形变，三维矩阵一发多收电磁检测线圈组中的电磁检测发射线圈与电磁检测接收线圈之间的距离发生变化，电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数也发生变化，监测数据管理系统制作的电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线也发生变化，故此，通过监控监测数据管理系统制作的电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线，即可间接监控混凝土结构的形变位置；通过对比计算电磁感应信号参数-时间监测曲线的变化点的电磁感应信号参数与基准电磁感应信号参数之间的差值，即可间接测定混凝土结构的形变位置形变量；通过对比多个电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线之间的相对变化情况，即可间接推导出混凝土结构的形变应力方向分布情况。
4.根据权利要求3所述的一种利用互感线圈矩阵测定混凝土结构形变的方法，其特征在于：进一步的，监测数据管理系统绘制被检混凝土结构和预埋到混凝土结构中的多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组三维分布图像，根据电磁检测接收线圈所对应的电磁感应信号参数-时间监测曲线变化，实时调整多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组的三维分布图像，监测人员通过观测预埋到混凝土结构中的多组三维矩阵一发多收电磁检测线圈组三维分布图像的变化，即可直观的观测到混凝土结构的形变位置、形变量及形变应力方向分布情况。
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