CN107300584A - 一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，包括：将由永久磁铁和衔铁构成的磁化装置沿钢筋轴线方向施加在钢筋混凝土上；用置于两永久磁铁间的磁场传感器测量沿钢筋轴线方向的磁场强度；测量的磁场强度分布与钢筋腐蚀状况成对应关系。本发明利用钢结构由于腐蚀引起材料磁导率变化的特性，采用强磁场对钢筋混凝土中钢结构进行磁化，采用磁传感器检测磁化场周围磁场变化，实现钢结构腐蚀的无损检测。本发明可以在不损坏混凝土表面的情况下，对深埋在混凝土内部的钢结构腐蚀情况进行检测和评估。

Description

一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法

技术领域

本发明属于无损检测领域，尤其涉及一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法。

背景技术

钢筋混凝土作为人类较早开发应用的符合材料之一，在现代建筑结构中得到广泛的应用。钢筋腐蚀是影响结构耐久性的主要因素之一，已有技术中，预先在钢筋混凝土中布置若干钢筋棒和不锈钢棒，通过测量两者之间原电池腐蚀电流和电位差，实现钢筋腐蚀的长期监测，该方法只适用于新建建筑物并且要在建造建筑预埋传感器时才能使用，对于大量的未布置上述传感器的建筑物则无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，旨在解决现有检测方法只适用于新建建筑物并且要在建造建筑预埋传感器时才能使用，对于大量的未布置上述传感器的建筑物则无法使用的问题。

本发明是这样实现的，一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法对深埋在钢筋混凝土中的钢筋进行磁化，并形成稳定的空间磁场，通过预应力钢绞线锈蚀漏磁检测设备霍尔元件测量钢筋中由腐蚀引起的漏磁场，并将其转换成电压信号，通过对电压信号的识别获得钢筋混凝土中钢筋的腐蚀状况。

进一步，所述钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法具体包括：

步骤一、将由永久磁铁和衔铁构成的磁化装置沿钢筋轴线方向施加在钢筋混凝土上；

步骤二、用置于两永久磁铁间的磁场传感器测量沿钢筋轴线方向的磁场强度；

步骤三、传感器将所获得的漏磁场信号经过信号处理电路的滤波、放大、A/D转换为数字信号后，输入到微型计算机内，通过缺陷定量分析软件的分析显示出来；

步骤四、实验测定钢筋锈蚀状况与缺陷波形的关系。

进一步，所述步骤三进一步包括:

(1)选用集成霍尔元件作为预应力钢绞线锈蚀漏磁检测传感器，利用霍尔效应将磁信号转换成电信号；

(2)霍尔元件将泄漏磁场信号转换成电信号后首先输送至二次仪表，该仪表包括滤波、放大、A/D转换的电路模块，经过模块处理后，采用安装有信号处理软件的笔记本计算机接收并且显示信号。

进一步包括：

(1)检测信号预处理，电路包括信号放大、滤波和整形，信号处理装置的电源采用DC/DC二级稳压电源供电方式；采用芯片AD620，输出信号是对两输入信号差值的放大；

(2)检测信号处理，检测信号输入经过第一级、第二级放大后通过低通滤波器进行滤波，进行A/D转换完成电压信号从模拟到数字的转换，进入计算机进行处理；

(3)USB数据采集，选用瑞博华RBH8223USB数据采集卡；

(4)信号定量分析软件，检测信号的采集，数据的接收、处理、图形化显示、存储、分析，控制信号的输出及输入。

本发明利用钢结构由于腐蚀引起材料磁导率变化的特性，采用强磁场对钢筋混凝土中钢结构进行磁化，采用磁传感器检测磁化场周围磁场变化，实现钢结构腐蚀的无损检测，本发明可以在不损坏混凝土表面的情况下，对深埋在混凝土内部的钢结构腐蚀情况进行检测和评估。目前为止，在对混凝土构件中预应力钢绞线的无损检测中，没有一种方法能够对其截面积损失做出一个准确的检测，本发明提出的检测方法能对混凝土内部预应力钢绞线的缺陷做出一个定性的评估，无论是从检测的可行性考虑还是从实际应用中的复杂工况出发，该方法目前来说都是可行性最高的一种方法。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测原理示意图；

图中：1、衔铁；2、永久磁铁；3、检测元件；4、钢筋混凝土梁；5、钢筋。

图2是本发明实施例提供的检测原件布置示意图。

图3是本发明实施例提供的检测信号预处理电路原理图。

图4是本发明实施例提供的钢绞线锈蚀漏磁检测系统示意图。

图5是本发明实施例提供的模拟检测得到的信号波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

图1中，衔铁1、永久磁铁2和钢筋5构成磁回路。

本发明实施例提供的钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，对深埋在钢筋混凝土中的钢筋进行磁化，并形成稳定的空间磁场，通过测量钢筋中由腐蚀引起的空间磁场变化，获得钢筋混凝土中钢筋的腐蚀状况，具体包括：

步骤一、将由永久磁铁和衔铁构成的磁化装置沿钢筋轴线方向施加在钢筋混凝土上；

步骤二、用置于两永久磁铁间的磁场传感器测量沿钢筋轴线方向的磁场强度；

步骤三、传感器将所获得的漏磁场信号经过信号处理电路的滤波、放大、A/D转换为数字信号后，输入到微型计算机内，通过缺陷定量分析软件的分析显示出来；

1.检测原件的选择与设计。选用集成霍尔元件作为预应力钢绞线锈蚀漏磁检测传感器，利用霍尔效应将磁信号转换成电信号。其布置简图如图2所示，2、3、4号元件可用于单个元件的信号采集、1、3号元件得到信号做减法处理。

2.信号处理。霍尔元件将泄漏磁场信号转换成电信号后首先输送至二次仪表，该仪表包括滤波、放大、A/D转换等基本的电路模块，经过这些模块处理后，还需要配备一台安装有信号处理软件的笔记本计算机接收并且显示信号。

(1)检测信号预处理。检测信号预处理电路原理图如图3所示，电路由信号放大、滤波和整形等环节组成，信号处理装置的电源采用DC/DC二级稳压电源供电方式，提高了检测信号的信噪比和稳定性，采用芯片AD620，其输出信号是对两输入信号差值的放大。

(2)检测信号处理。信号处理系统主要由放大、滤波和A/D转换功能模块组成。检测信号输入经过第一级、第二级放大后通过低通滤波器进行滤波，最后进行A/D转换完成电压信号从模拟到数字的转换，从而进入计算机进行处理。

(3)USB数据采集。A/D转换模块的选取必须考虑到转换精度、通道数限制、A/D转换分辨率、采集速度等等的限制，综合考虑各方面因素以后选用瑞博华RBH8223USB数据采集卡。

(4)信号定量分析软件。检测分析软件的功能主要有检测信号的采集，数据的接收、处理、图形化显示、存储、分析，控制信号的输出及输入等。

步骤四、实验测定钢筋锈蚀状况与缺陷波形的关系。

当钢绞线上无缺陷时，磁场分布均匀，磁力线绝大部分通过被测构件，当钢绞线上存在缺陷(截面积有损失)时，缺陷处空气或者其它杂质的磁导率与钢绞线本身的磁导率并不不同，由于磁力线的连续性，在截面积损失处磁力线发生扭曲，产生一局部漏磁场，用磁敏感元件(霍尔元件或线圈等)测量这一溢出的漏磁场，并将其转换成电压信号，通过对电压信号的识别就可以实现对钢绞线上缺陷的检测。

典型的钢绞线及其周围磁感应强度分布等值图，磁源磁势大小、磁极间距、钢绞线埋藏深度h等参数都会对其产生影响，表1所示为几种参数组合下与其对应的缺陷处最大磁感应强度。

表1不同参数下缺陷处最大磁感应强度

图4中，混凝土桥梁预应力钢绞线锈蚀漏磁检测系统主要由励磁装置、探测器、辅助装置、便携式信号处理设备(包括信号采集处理装置、系统软件、信号处理软件、人机交互设备)等组成。

图5为模拟检测得到信号波形。模拟钢筋混凝土结构，在距磁化器100mm处放置一根七股预应力钢铰线和钢管，钢绞线上分别有7％、14％、29％、42％、57％、71％的截面积损失。所示信号波形表征钢绞线截面积损失为7％、14％、29％、42％、57％、71％时探头检测的相应信号变化。

本发明利用钢结构由于腐蚀引起材料磁导率变化的特性，采用强磁场对钢筋混凝土中钢结构进行磁化，采用磁传感器检测磁化场周围磁场变化，实现钢结构腐蚀的无损检测，本发明可以在不损坏混凝土表面的情况下，对深埋在混凝土内部的钢结构腐蚀情况进行检测和评估。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，其特征在于，该钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法对深埋在钢筋混凝土中的钢筋进行磁化，并形成稳定的空间磁场，通过测量钢筋中由腐蚀引起的空间磁场变化，获得钢筋混凝土中钢筋的腐蚀状况。

2.如权利要求1所述钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，其特征在于，所述钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法具体包括：

步骤一、将由永久磁铁和衔铁构成的磁化装置沿钢筋轴线方向施加在钢筋混凝土上；

步骤二、用置于两永久磁铁间的磁场传感器测量沿钢筋轴线方向的磁场强度；

步骤三、传感器将所获得的漏磁场信号经过信号处理电路的滤波、放大、A/D转换为数字信号后，输入到微型计算机内，通过缺陷定量分析软件的分析显示出来；

步骤四、实验测定钢筋锈蚀状况与缺陷波形的关系。

3.如权利要求2所述钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，其特征在于，所述步骤三进一步包括:

(1)选用集成霍尔元件作为预应力钢绞线锈蚀漏磁检测传感器，利用霍尔效应将磁信号转换成电信号；

(2)霍尔元件将泄漏磁场信号转换成电信号后首先输送至二次仪表，该仪表包括滤波、放大、A/D转换的电路模块，经过模块处理后，采用安装有信号处理软件的笔记本计算机接收并且显示信号。

4.如权利要求3所述钢筋混凝土中钢结构腐蚀磁性检测方法，其特征在于，进一步包括：

(1)检测信号预处理，电路包括信号放大、滤波和整形，信号处理装置的电源采用DC/DC二级稳压电源供电方式；采用芯片AD620，输出信号是对两输入信号差值的放大；

(2)检测信号处理，检测信号输入经过第一级、第二级放大后通过低通滤波器进行滤波，进行A/D转换完成电压信号从模拟到数字的转换，进入计算机进行处理；

(3)USB数据采集，选用瑞博华RBH8223USB数据采集卡；

(4)信号定量分析软件，检测信号的采集，数据的接收、处理、图形化显示、存储、分析，控制信号的输出及输入。