CN109211832A - 用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，包括：对待检测的混凝土桥梁结构进行加热，使待检测的混凝土桥梁结构表面升温的温差为3～5℃，且表面温度不超过50℃，对加热后的混凝土桥梁结构表面进行红外热成像拍摄，对红外热图像序列进行主成分分析和相关分析，确定内部空洞的位置和尺寸。本发明使用低热量输入，不会对混凝土结构造成危害，加快了检测的速度，便于安置设备，使混凝土内部空洞的红外热成像无损检测技术可以实用化。

Description

用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法。

背景技术

红外成像检测技术最早出现在20世纪60年代的美国。此技术在我国起步较晚，在20世纪90年代初，我国才有学者将红外成像诊断技术和土木工程结合起来，在建筑物热损耗、建筑材料缺陷探测和建筑外墙施工质量等方面进行了初步的应用研究。红外成像技术是一种全新、灵敏的检测方法，其重要的特点是可以快速、非接触、大面积地扫查检测物表面，并且不损伤检测物，结果直观形象，易于实现自动化和实时观测。

与室内的无损检测不同，对于混凝土结构，尤其是对于处于野外环境下的混凝土桥梁结构而言，由于常常位于远离城镇的偏远位置，而且可用于检测的工作面较小，所以无法使用大功率热源设备和大体积设备。同时，由于待测的混凝土结构处于实际运营状态，为保障结构和人员的安全，要求混凝土结构不能出现较大温度。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其使用低热量输入，不会对混凝土结构造成危害，加快了检测的速度，便于安置设备，使混凝土内部空洞的红外热成像无损检测技术可以实用化。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，包括：对待检测的混凝土桥梁结构进行加热，使待检测的混凝土桥梁结构表面升温的温差为3～5℃，且表面温度不超过50℃，对加热后的混凝土桥梁结构表面进行红外热成像拍摄，对红外热图像序列进行主成分分析和相关分析，确定内部空洞的位置和尺寸。

优选的是，对待检测的混凝土桥梁结构进行加热的具体方式为：将陶瓷辐射器或卤素灯管靠近待检测的混凝土桥梁结构的表面5～20cm，在1min内加热陶瓷辐射器或卤素灯管至100℃，进行热辐射。

优选的是，对待检测的混凝土桥梁结构进行加热前，需要去除表面的污损及附着物。

优选的是，去除表面的污损及附着物后，表面涂刷黑漆。

优选的是，检测环境为温度为0～40℃、湿度不大于90％、无结露、风速不超过5m/s。

优选的是，采用红外热像仪进行红外热成像拍摄，拍摄的竖直仰角控制在45°以内，水平倾角控制在30°以内，每帧红外热像的时间间隔为10～120秒，拍摄总帧数不少于10张。

优选的是，当拍摄的竖直仰角大于45°或水平倾角大于30°时，对红外热图像进行几何校正消除畸变处理。

优选的是，采用陶瓷辐射器或卤素灯管对待检测的混凝土桥梁结构进行加热，采用红外热像仪对待检测的混凝土桥梁结构进行红外热成像拍摄，陶瓷辐射器、卤素灯管、红外热像仪采用定位装置进行位置调整，所述定位装置包括：

壳体，其纵桥向自混凝土桥梁结构的纵桥向设置，所述壳体可拆卸安装在混凝土桥梁结构上，所述壳体的底部设有一对纵桥向滑轨，所述壳体的纵桥向的相对两侧壁设有一对竖向滑轨，所述壳体的顶部的纵桥向的两侧设有自上至下的导向柱，所述壳体朝向混凝土桥梁结构的端面敞开；

纵桥向调整分总成，其包括一对纵桥向调整组件、第一电机、第一同步组件，一对纵桥向调整组件对称分布在所述壳体的纵桥向的两侧底部，所述纵桥向调整组件包括：第一丝杠、第一丝杠螺母，所述第一丝杠水平设置，一侧的第一丝杠的两端分别通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体上，另一侧的第一丝杠的一端通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体上、另一端连接所述第一电机的输出轴，一个第一丝杠螺母螺接在一个第一丝杠上，所述第一丝杠螺母的底部设有可在所述纵桥向滑轨中滑动的纵桥向滑轮，所述第一同步组件包括联动杆、一对第一齿轮、一对第二齿轮，一对第一齿轮固定套设在一对第一丝杠上，一对第二齿轮固定套设在所述联动杆上，一侧的第一齿轮与该侧的第二齿轮位于同一平面且啮合，所述联动杆通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体上；

竖直调整分总成，其包括一对竖直调整组件、第二电机、第二同步组件，一对竖直调整组件对称分布在所述壳体的纵桥向的两侧，所述竖直调整组件包括：第二丝杠、第二丝杠螺母，所述第二丝杠竖直设置，一侧的第二丝杠的一端通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体顶部、另一端通过轴承转动连接安装架固定在该侧的第一丝杠螺母上，另一侧的第二丝杠的一端连接所述第二电机的输出轴、另一端通过轴承转动连接安装架固定在该侧的第一丝杠螺母上，一个第二丝杠螺母螺接在一个第二丝杠上，所述第二同步组件包括竖直联动皮带，所述竖直联动皮带套设在一对第二丝杠上；

同步调整分总成，其包括箱体、一对第一钕铁硼磁铁块、一对第二钕铁硼磁铁块，一对第一钕铁硼磁铁块与一对第二钕铁硼磁铁块磁性相反，一对第一钕铁硼磁铁块分别固定在一对第二丝杠螺母上、且安装朝向所述箱体的纵桥向的两外侧，一对第二钕铁硼磁铁块分别固定在所述箱体的纵桥向的两内侧，所述箱体朝向混凝土桥梁结构的端面敞开，所述箱体的底部通过L形底部支撑架固定在一对第二丝杠螺母上，所述底部支撑架的水平部分形成所述箱体的附着面，所述箱体的顶部连接一对顶部支撑架，所述顶部支撑架的端部设有可在所述竖向滑轨中滑动的竖向滑轮，所述顶部支撑架上还设有供该侧的导向柱穿过的第一通孔、供该侧的第二丝杠穿过的第二通孔，所述顶部支撑架与所述第二丝杠通过轴承转动连接；

横桥向调整分总成，其包括一对第一横桥向调整组件、第二横桥向调整组件、第三电机、第三同步组件，一对第一横桥向调整组件对称分布在所述箱体的纵桥向的两内侧壁，所述第一横桥向调整组件包括第一横桥向传送带，所述第一横桥向传送带表面设有安装陶瓷辐射器或卤素灯管的定位环，一侧的横桥向传送带的驱动轴竖直设置、且与所述第三电机的输出轴连接，第二横桥向调整组件安装在所述箱体的内底部，第二横桥向调整组件包括第二横桥向传送带，所述第二横桥向传送带的驱动轴水平设置，所述第二横桥向传送带的上表面为放置红外热像仪的平面，所述第三同步组件包括横桥向联动皮带、第三齿轮、第四齿轮，所述横桥向联动皮带套设在一对第一横桥向传送带的驱动轴上，所述第三齿轮固定套设在连接有所述第三电机的第一横桥向传送带的驱动轴上，所述第四齿轮固定套设在所述第二横桥向传送带的驱动轴上，所述第三齿轮与所述第四齿轮端面垂直且啮合。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明不使用大功率热源设备和大体积设备，仅仅使用低热量输入，不会对混凝土结构造成危害，同时降低了操作难度，加快了检测的速度，使混凝土内部空洞的红外热成像无损检测技术可以实用化；

第二、本发明的方法配合定位装置使用，避免大型化吊机的使用，仅需要将定位装置安装在桥梁结构上便可实现检测范围内的横桥向、纵桥向、竖向移动，定位装置与本发明的方法具有高适配性，将陶瓷辐射器或卤素灯管安装在箱体，使辐射面朝向待检测的桥梁结构，将红外热像仪安装在箱体底部，与陶瓷辐射器或卤素灯管同步运动，便于辐射完后快速进行红外热成像拍摄，从而通过温度分布差异显像进行分析，使用时第一电机驱动第一丝杠螺母纵桥向移动，第二电机驱动第二丝杠螺母升降，第三电机驱动第一横桥向传送带和第二横桥向传送带横桥向移动，使瓷辐射器或卤素灯管、红外热像仪调整到合适初始位置，第一电机驱动第一丝杠螺母带动箱体纵桥向移动进行热辐射或拍照，可通过手柄、终端进行操纵，减少人工干涉；

第三、壳体、箱体的端面同时向混凝土桥梁结构敞开，形成辐射或拍照的空间，纵桥向滑轨牵引箱体随第二丝杠螺母同步上下运动，与导向柱配合避免箱体倾斜造成红外拍摄倾角，纵桥向滑轨牵引箱体随第一丝杠螺母同步纵桥向左右运动，一侧的第一丝杠在第一电机驱动下旋转，与第一齿轮、联动杆、第二齿轮联动，形成传动结构，带动另一侧的第一丝杠旋转，第一丝杠螺母将旋转运动转化成纵桥向的直线运动，带动箱体沿纵桥向(图1中左右向)有序运动，轴承的设置使第一丝杠、联动杆相对于安装架(壳体)旋转；

第四、一侧的第二丝杠在第二电机驱动下旋转，与竖直联动皮带联动，带动另一侧的第二丝杠旋转，第二丝杠螺母将旋转运动转化成竖向的直线运动，带动箱体沿竖直方向(图1中上下向)有序运动，轴承的设置使第二丝杠相对于第一丝杠螺母、安装架(壳体)旋转；第一钕铁硼磁铁块与第二钕铁硼磁铁块磁性相反，箱体在第一钕铁硼磁铁块与第二钕铁硼磁铁块的相互吸引作用下实现升降，避免直接与第二丝杠螺母连接造成的第二丝杠螺母倾斜，底部支撑架提升箱体的外地面，使箱体附着并保持水平平衡，顶部支撑架通过导向柱和竖向滑轮导向定位，轴承的设置使第二丝杠相对于顶部支撑架(箱体)旋转，加固提升；

第五、第一横桥向调整组件调整陶瓷辐射器或卤素灯管的安装架与桥梁结构的水平距离(可通过定位环悬挂)，第二调整组件调整红外热像仪与桥梁结构的水平距离，一侧的横桥向传送带在第三电机驱动下沿横桥向传送(图1中前后向)，与横桥向联动皮带联动，带动另一侧的横桥向传送带沿横桥向传送，通过齿轮的啮合，第二横桥向传送带沿横桥向传送，第三齿轮、第四齿轮可选择锥形齿轮实现垂直啮合，当第二横桥向传送带的纵桥向宽度较小时，可选择多对传动齿轮分别与第三齿轮、第四齿轮啮合构成传动分总成。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的定位装置的结构示意图；

图2为本发明的一个实例的检测结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，包括：对待检测的混凝土桥梁结构进行加热至表面达到50℃，加热的方式不作限制，可以采用导热、热对流及热辐射，对加热后的混凝土桥梁结构表面进行红外热成像拍摄，红外热像仪连续拍摄红外图像并保存，红外热像仪的性能指标应符合：检测范围在-40～500℃；温度分辨率应小于0.05℃(在30℃)；检测精度在±1.0℃以内；所得图像像素范围不小于320×240；空间分辨率不应小于1.2mrad，对被检测部位拍摄可视照片，对红外热图像序列进行主成分分析和相关分析，确定内部空洞的位置和尺寸。当混凝土桥梁结构本身具有不同于周围环境的温度时，就会在混凝土桥梁结构内部产生热量的流动。热流在混凝土桥梁结构内部扩散和传递的过程中，由于混凝土桥梁结构的不连续性缺陷对热传导的影响，进而反映在混凝土桥梁结构表面温度的差别上，在混凝土桥梁结构表面形成不同的温度分布，形成所谓的“热区”和“冷区”，不同的温度分布与被测对象的运行状态紧密相关。实际上缺陷故障绝大多数都以局部或整体温度分布异常为征兆，热状态的变化和异常，往往是确定被测混凝土桥梁结构实际工作状态及判断其可靠性的重要依据。红外成像检测诊断技术正是通过对这种红外辐射能量的测量，测出物体表面的温度及温度分布，并进而对其内部是否存在缺陷，运行状态是否正常作出判断。一般地，红外热像序列中包含较多的热像，如果直接进行分析处理，需要花费更多时间来解读热像图中包含的信息，在判断热像图特征的过程中不可避免会带入主观因素。主成分分析(Principal components analysis,PCA)是一种分析、简化数据集的技术，经常用于减少数据集的维数，同时保持数据集中的对方差贡献最大的特征，通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分，从多元事物中解析出主要影响因素，揭示事物的本质，简化复杂的问题。目前尚未见将PCA技术应用到混凝土内部缺损的红外热成像检测中的相关报道。

主成分分析可以减少数据集的维数，同时保持数据集中的对方差贡献最大的特征，将数十帧的热像图序列压缩为几个能够反映试件本质的主成分。

主成分分析的具体步骤如下：

1.构建样本矩阵

假设共有p帧热像图，每帧像素大小为m×n，第i帧热像图的温度矩阵如式(1)所示。

将每帧热像图的温度矩阵按列堆叠进行向量化，即可得到样本向量x_i，如式(2)所示。

将p个样本向量联合为样本矩阵X：

(3)

X＝(x₁,x₂,…,x_P)^T

2.构建协方差矩阵

将样本进行中心化，即让样本矩阵X的每一列减去均值，以保证所有维度上的偏移都是以零为基点。构建协方差矩阵C如式(4)所示

其中，为各列样本向量的均值。

3.奇异值分解

对协方差矩阵C进行奇异值分解(SVD)，如式(5)所示。

C＝UΣV^T (5)

其中，矩阵U的第i列U_i即为第i主成分向量，将其重排为m×n的矩阵B_i，B_i即为第i主成分图像，如式(7)所示。

4.选择有效主成分数目

矩阵Σ的对角线上的元素λ_i称为奇异值，是CC^T及C^TC的特征值的非零平方根，并与U和V的行向量相对应。奇异值λ_i反映了信息量的大小，定义第i个奇异值λ_i占所有奇异值总和的比例为主成分的方差贡献率α_i，如式(8)所示。

并定义前q个主成分的方差累计贡献率如式(9)所示。

当抽取的前q个主成分的累积贡献率大于预设的阈值(本文取85％)时，就认为能足够反映原来变量的信息了。表示样本在前q个特征向量集上的投影有85％的能量。

经过上述步骤的计算，可以得到q幅主成分图像，经常用于减少数据集的维数，同时保持数据集中的对方差贡献最大的特征，通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分，从多元事物中解析出主要影响因素，揭示事物的本质，简化复杂的问题，通过这些主成分图像可以较为清晰的判断出内部缺损的位置。

传统的分析方法必须要找到红外热像序列中最清晰的一帧，由于无法事先预知内部缺损的位置，所以存在有较大的主观性。当缺陷不止一处时，不同区域的温度变化规律是不相同的，这些缺陷最清晰的帧数并不一定相同，所以需要找到红外热像可能不止一帧，这更增加了后期分析的难度。另外，只利用较少帧数图像的做法，没有充分的利用序列中各帧图像的信息，造成信息的浪费。

相关分析可以减少数据集的维数，同时保持数据集中的对方差贡献最大的特征，将数十帧的热像图序列压缩为几个能够反映试件本质的主成分。

相关分析的具体步骤如下：

1.构建样本矩阵

假设共有p帧热像图，每帧有m×n个像素点，第i帧热像图的温度矩阵如式所示。将每帧热像图的温度矩阵按列堆叠进行向量化，即可得到样本向量x_i，如式(11)所示。

x_ij＝(a_ij1 a_ij2 … a_ijp)^T (10)

将p个样本向量联合为样本矩阵X：

为第k帧图像上各像素的平均值。

2.构建相关矩阵R

为第i行第j列像素各帧的平均值，，为全部像素点的平均值。

r_i R

在上述技术方案中，不使用大功率热源设备和大体积设备，仅仅使用低热量输入，不会对混凝土结构造成危害，同时降低了操作难度，加快了检测的速度，使混凝土内部空洞的红外热成像无损检测技术可以实用化。

在另一种技术方案中，对待检测的混凝土桥梁结构进行加热的具体方式为：将陶瓷辐射器或卤素灯管靠近待检测的混凝土桥梁结构的表面5～20cm，可使用远镜头和广角镜头提高检测精度和效率，在1min内加热陶瓷辐射器或卤素灯管至100℃，进行热辐射。对加热功率的要求降低，不需要升温很高的温度即可。

在另一种技术方案中，对待检测的混凝土桥梁结构进行加热前，需要去除表面的污损及附着物。避免污损或附着物造成保持被测混凝土桥梁结构表面不平整，导致热辐射不均匀。

在另一种技术方案中，去除表面的污损及附着物后，表面涂刷黑漆。保持被测混凝土桥梁结构表面具有基本均匀的热辐射系数。

在另一种技术方案中，检测环境为温度为0～40℃、湿度不大于90％、无结露、风速不超过5m/s，环境风速超过5m/s时应停止检测或采取遮风措施。在该气象条件下进行检测具有较好的准确性。

在另一种技术方案中，采用红外热像仪进行红外热成像拍摄，拍摄的竖直仰角控制在45°以内，水平倾角控制在30°以内，每帧红外热像的时间间隔为10～120秒，拍摄总帧数不少于10张。拍摄的位置关乎到红外热像的质量和检测精度，选择以上规格的拍摄角度和时间间隔，能够拍摄高质量的红外成像。

在另一种技术方案中，当拍摄的竖直仰角大于45°，应对红外热像图的温度场、温度梯度进行修正，当水平倾角大于30°时，将红外热像图的视角修正到正面所见的状态，对红外热图像进行几何校正消除畸变处理，假设内部缺损部位温度与正常部位温度在交界处不连续，根据温度梯度修正内部缺陷部位的边界。

<实例1>

用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，包括：在检测环境为温度为0～40℃、湿度不大于90％、无结露、风速不超过5m/s时，去除待检测的混凝土桥梁结构的表面的污损及附着物，表面涂刷黑漆，将陶瓷辐射器或卤素灯管靠近待检测的混凝土桥梁结构的表面5～20cm，在1min内加热陶瓷辐射器或卤素灯管至100℃，加热至表面达到50℃，对加热后的混凝土桥梁结构表面进行红外热成像拍摄，采用红外热像仪连续拍摄红外图像并保存，红外热像仪的性能指标应符合：检测范围在-40～500℃；温度分辨率应小于0.05℃(在30℃)；检测精度在±1.0℃以内；所得图像像素范围不小于320×240；空间分辨率不应小于1.2mrad，对被检测部位拍摄可视照片，拍摄的竖直仰角控制在45°以内，水平倾角控制在30°以内，每帧红外热像的时间间隔为10～120秒，拍摄总帧数不少于10张，对红外热图像序列进行主成分分析和相关分析，确定内部空洞的位置和尺寸。拍摄的结果如图2所示，此次红外检测使混凝土表面仅升温至35℃，可明显看到内部空洞。经过验证，检测深度为10cm、半径为5cm的内部缺陷，内部缺陷大小误差不超过5％，实例1具有很高的准确性。

在另一种技术方案中，如图1所示，采用陶瓷辐射器或卤素灯管对待检测的混凝土桥梁结构进行加热，采用红外热像仪对待检测的混凝土桥梁结构进行红外热成像拍摄，陶瓷辐射器、卤素灯管、红外热像仪采用定位装置进行位置调整，所述定位装置包括：

壳体1，其纵桥向自混凝土桥梁结构的纵桥向设置，所述壳体1可拆卸安装在混凝土桥梁结构上，所述壳体1的底部设有一对纵桥向滑轨，所述壳体1的纵桥向的相对两侧壁设有一对竖向滑轨，所述壳体1的顶部的纵桥向的两侧设有自上至下的导向柱110，所述壳体1朝向混凝土桥梁结构的端面敞开；壳体1、箱体400的端面同时向混凝土桥梁结构敞开，形成辐射或拍照的空间，纵桥向滑轨牵引箱体400随第二丝杠螺母310同步上下运动，与导向柱110配合避免箱体400倾斜造成红外拍摄倾角，

纵桥向调整分总成，其包括一对纵桥向调整组件、第一电机220、第一同步组件，一对纵桥向调整组件对称分布在所述壳体1的纵桥向的两侧底部，所述纵桥向调整组件包括：第一丝杠200、第一丝杠螺母210，所述第一丝杠200水平设置，一侧的第一丝杠200的两端分别通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体1上，另一侧的第一丝杠200的一端通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体1上、另一端连接所述第一电机220的输出轴，一个第一丝杠螺母210螺接在一个第一丝杠200上，所述第一丝杠螺母210的底部设有可在所述纵桥向滑轨中滑动的纵桥向滑轮260，所述第一同步组件包括联动杆230、一对第一齿轮240、一对第二齿轮250，一对第一齿轮240固定套设在一对第一丝杠200上，一对第二齿轮250固定套设在所述联动杆230上，一侧的第一齿轮240与该侧的第二齿轮250位于同一平面且啮合，所述联动杆230通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体1上；纵桥向滑轨牵引箱体400随第一丝杠螺母210同步纵桥向左右运动，一侧的第一丝杠200在第一电机220驱动下旋转，与第一齿轮240、联动杆230、第二齿轮250联动，形成传动结构，带动另一侧的第一丝杠200旋转，第一丝杠螺母210将旋转运动转化成纵桥向的直线运动，带动箱体400沿纵桥向(图1中左右向)有序运动，轴承的设置使第一丝杠200、联动杆230相对于安装架(壳体1)旋转；为了提高辨识度，图1中的轴承作点填充处理。

竖直调整分总成，其包括一对竖直调整组件、第二电机320、第二同步组件，一对竖直调整组件对称分布在所述壳体1的纵桥向的两侧，所述竖直调整组件包括：第二丝杠300、第二丝杠螺母310，所述第二丝杠300竖直设置，一侧的第二丝杠300的一端通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体1顶部、另一端通过轴承转动连接安装架固定在该侧的第一丝杠螺母210上，另一侧的第二丝杠300的一端连接所述第二电机320的输出轴、另一端通过轴承转动连接安装架固定在该侧的第一丝杠螺母210上，一个第二丝杠螺母310螺接在一个第二丝杠300上，所述第二同步组件包括竖直联动皮带330，所述竖直联动皮带330套设在一对第二丝杠300上；一侧的第二丝杠300在第二电机320驱动下旋转，与竖直联动皮带330联动，带动另一侧的第二丝杠300旋转，第二丝杠螺母310将旋转运动转化成竖向的直线运动，带动箱体400沿竖直方向(图1中上下向)有序运动，轴承的设置使第二丝杠300相对于第一丝杠螺母210、安装架(壳体1)旋转；为了提高辨识度，图1中的竖直联动皮带330、第一横桥向传送带500、第二横桥向传送带520、横桥向联动皮带530作涂黑填充处理。

同步调整分总成，其包括箱体400、一对第一钕铁硼磁铁块410、一对第二钕铁硼磁铁块420，一对第一钕铁硼磁铁块410与一对第二钕铁硼磁铁块420磁性相反，一对第一钕铁硼磁铁块410分别固定在一对第二丝杠螺母310上、且安装朝向所述箱体400的纵桥向的两外侧，一对第二钕铁硼磁铁块420分别固定在所述箱体400的纵桥向的两内侧，所述箱体400朝向混凝土桥梁结构的端面敞开，所述箱体400的底部通过L形底部支撑架430固定在一对第二丝杠螺母310上，所述底部支撑架430的水平部分形成所述箱体400的附着面，所述箱体400的顶部连接一对顶部支撑架440，所述顶部支撑架440的端部设有可在所述竖向滑轨中滑动的竖向滑轮450，所述顶部支撑架440上还设有供该侧的导向柱110穿过的第一通孔、供该侧的第二丝杠300穿过的第二通孔，所述顶部支撑架440与所述第二丝杠300通过轴承转动连接；第一钕铁硼磁铁块410与第二钕铁硼磁铁块420磁性相反，箱体400在第一钕铁硼磁铁块410与第二钕铁硼磁铁块420的相互吸引作用下实现升降，避免直接与第二丝杠螺母310连接造成的第二丝杠螺母310倾斜，底部支撑架430提升箱体400的外地面，使箱体400附着并保持水平平衡，顶部支撑架440通过导向柱110和竖向滑轮450导向定位，轴承的设置使第二丝杠300相对于顶部支撑架440(箱体400)旋转，加固提升；为了提高辨识度，图1中的箱体400作十字线填充处理。

横桥向调整分总成，其包括一对第一横桥向调整组件、第二横桥向调整组件、第三电机510、第三同步组件，一对第一横桥向调整组件对称分布在所述箱体400的纵桥向的两内侧壁，所述第一横桥向调整组件包括第一横桥向传送带500，所述第一横桥向传送带500表面设有安装陶瓷辐射器或卤素灯管的定位环，一侧的横桥向传送带的驱动轴竖直设置、且与所述第三电机510的输出轴连接，第二横桥向调整组件安装在所述箱体400的内底部，第二横桥向调整组件包括第二横桥向传送带520，所述第二横桥向传送带520的驱动轴水平设置，所述第二横桥向传送带520的上表面为放置红外热像仪的平面，所述第三同步组件包括横桥向联动皮带530、第三齿轮540、第四齿轮550，所述横桥向联动皮带530套设在一对第一横桥向传送带500的驱动轴上，所述第三齿轮540固定套设在连接有所述第三电机510的第一横桥向传送带500的驱动轴上，所述第四齿轮550固定套设在所述第二横桥向传送带520的驱动轴上，所述第三齿轮540与所述第四齿轮550端面垂直且啮合。第一横桥向调整组件调整陶瓷辐射器或卤素灯管的安装架与桥梁结构的水平距离(可通过定位环悬挂)，第二调整组件调整红外热像仪与桥梁结构的水平距离，一侧的横桥向传送带在第三电机510驱动下沿横桥向传送(图1中前后向)，与横桥向联动皮带530联动，带动另一侧的横桥向传送带沿横桥向传送，通过齿轮的啮合，第二横桥向传送带520沿横桥向传送，第三齿轮540、第四齿轮550可选择锥形齿轮实现垂直啮合，当第二横桥向传送带520的纵桥向宽度较小时，可选择多对传动齿轮分别与第三齿轮540、第四齿轮550啮合构成传动分总成。

在上述技术方案中，将实例1的方法配合定位装置使用，避免大型化吊机的使用，仅需要将定位装置安装在桥梁结构上便可实现检测范围内的横桥向、纵桥向、竖向移动，定位装置与实例1的方法具有高适配性，将陶瓷辐射器或卤素灯管安装在箱体400，使辐射面朝向待检测的桥梁结构，将红外热像仪安装在箱体400底部，与陶瓷辐射器或卤素灯管同步运动，便于辐射完后快速进行红外热成像拍摄，从而通过温度分布差异显像进行分析，使用时第一电机220驱动第一丝杠螺母210纵桥向移动，第二电机320驱动第二丝杠螺母310升降，第三电机510驱动第一横桥向传送带500和第二横桥向传送带520横桥向移动，使瓷辐射器或卤素灯管、红外热像仪调整到合适初始位置，第一电机220驱动第一丝杠螺母210带动箱体400纵桥向移动进行热辐射或拍照，可通过手柄、终端进行操纵，减少人工干涉。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，包括：对待检测的混凝土桥梁结构进行加热，使待检测的混凝土桥梁结构表面升温的温差为3～5℃，且表面温度不超过50℃，对加热后的混凝土桥梁结构表面进行红外热成像拍摄，对红外热图像序列进行主成分分析和相关分析，确定内部空洞的位置和尺寸。

2.如权利要求1所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，对待检测的混凝土桥梁结构进行加热的具体方式为：将陶瓷辐射器或卤素灯管靠近待检测的混凝土桥梁结构的表面5～20cm，在1min内加热陶瓷辐射器或卤素灯管至100℃，进行热辐射。

3.如权利要求1所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，对待检测的混凝土桥梁结构进行加热前，需要去除表面的污损及附着物。

4.如权利要求3所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，去除表面的污损及附着物后，表面涂刷黑漆。

5.如权利要求1所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，检测环境为温度为0～40℃、湿度不大于90％、无结露、风速不超过5m/s。

6.如权利要求1所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，采用红外热像仪进行红外热成像拍摄，拍摄的竖直仰角控制在45°以内，水平倾角控制在30°以内，每帧红外热像的时间间隔为10～120秒，拍摄总帧数不少于10张。

7.如权利要求6所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，当拍摄的竖直仰角大于45°或水平倾角大于30°时，对红外热图像进行几何校正消除畸变处理。

8.如权利要求1所述的用于低热量输入条件下混凝土内部空洞的无损检测方法，其特征在于，采用陶瓷辐射器或卤素灯管对待检测的混凝土桥梁结构进行加热，采用红外热像仪对待检测的混凝土桥梁结构进行红外热成像拍摄，陶瓷辐射器、卤素灯管、红外热像仪采用定位装置进行位置调整，所述定位装置包括：

壳体，其纵桥向自混凝土桥梁结构的纵桥向设置，所述壳体可拆卸安装在混凝土桥梁结构上，所述壳体的底部设有一对纵桥向滑轨，所述壳体的纵桥向的相对两侧壁设有一对竖向滑轨，所述壳体的顶部的纵桥向的两侧设有自上至下的导向柱，所述壳体朝向混凝土桥梁结构的端面敞开；

纵桥向调整分总成，其包括一对纵桥向调整组件、第一电机、第一同步组件，一对纵桥向调整组件对称分布在所述壳体的纵桥向的两侧底部，所述纵桥向调整组件包括：第一丝杠、第一丝杠螺母，所述第一丝杠水平设置，一侧的第一丝杠的两端分别通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体上，另一侧的第一丝杠的一端通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体上、另一端连接所述第一电机的输出轴，一个第一丝杠螺母螺接在一个第一丝杠上，所述第一丝杠螺母的底部设有可在所述纵桥向滑轨中滑动的纵桥向滑轮，所述第一同步组件包括联动杆、一对第一齿轮、一对第二齿轮，一对第一齿轮固定套设在一对第一丝杠上，一对第二齿轮固定套设在所述联动杆上，一侧的第一齿轮与该侧的第二齿轮位于同一平面且啮合，所述联动杆通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体上；

竖直调整分总成，其包括一对竖直调整组件、第二电机、第二同步组件，一对竖直调整组件对称分布在所述壳体的纵桥向的两侧，所述竖直调整组件包括：第二丝杠、第二丝杠螺母，所述第二丝杠竖直设置，一侧的第二丝杠的一端通过轴承转动连接安装架固定在所述壳体顶部、另一端通过轴承转动连接安装架固定在该侧的第一丝杠螺母上，另一侧的第二丝杠的一端连接所述第二电机的输出轴、另一端通过轴承转动连接安装架固定在该侧的第一丝杠螺母上，一个第二丝杠螺母螺接在一个第二丝杠上，所述第二同步组件包括竖直联动皮带，所述竖直联动皮带套设在一对第二丝杠上；

同步调整分总成，其包括箱体、一对第一钕铁硼磁铁块、一对第二钕铁硼磁铁块，一对第一钕铁硼磁铁块与一对第二钕铁硼磁铁块磁性相反，一对第一钕铁硼磁铁块分别固定在一对第二丝杠螺母上、且安装朝向所述箱体的纵桥向的两外侧，一对第二钕铁硼磁铁块分别固定在所述箱体的纵桥向的两内侧，所述箱体朝向混凝土桥梁结构的端面敞开，所述箱体的底部通过L形底部支撑架固定在一对第二丝杠螺母上，所述底部支撑架的水平部分形成所述箱体的附着面，所述箱体的顶部连接一对顶部支撑架，所述顶部支撑架的端部设有可在所述竖向滑轨中滑动的竖向滑轮，所述顶部支撑架上还设有供该侧的导向柱穿过的第一通孔、供该侧的第二丝杠穿过的第二通孔，所述顶部支撑架与所述第二丝杠通过轴承转动连接；

横桥向调整分总成，其包括一对第一横桥向调整组件、第二横桥向调整组件、第三电机、第三同步组件，一对第一横桥向调整组件对称分布在所述箱体的纵桥向的两内侧壁，所述第一横桥向调整组件包括第一横桥向传送带，所述第一横桥向传送带表面设有安装陶瓷辐射器或卤素灯管的定位环，一侧的横桥向传送带的驱动轴竖直设置、且与所述第三电机的输出轴连接，第二横桥向调整组件安装在所述箱体的内底部，第二横桥向调整组件包括第二横桥向传送带，所述第二横桥向传送带的驱动轴水平设置，所述第二横桥向传送带的上表面为放置红外热像仪的平面，所述第三同步组件包括横桥向联动皮带、第三齿轮、第四齿轮，所述横桥向联动皮带套设在一对第一横桥向传送带的驱动轴上，所述第三齿轮固定套设在连接有所述第三电机的第一横桥向传送带的驱动轴上，所述第四齿轮固定套设在所述第二横桥向传送带的驱动轴上，所述第三齿轮与所述第四齿轮端面垂直且啮合。