CN113984881A - 一种钢筋混凝土锈蚀检测方法、检测装置及使用方法 - Google Patents

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唐忠国
贾利强
张洪
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李倍安
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林运飞
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    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土锈蚀检测方法、检测装置及使用方法，该检测方法采用具有初级线圈和次级线圈的传感器，并使得传感器工作于磁耦合谐振状态，利用工作于磁耦合谐振状态下的传感器分别对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土进行扫描，并分别得到传感器在对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土检测时的次级线圈上的电压数据，通过将传感器对基准钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据和所述传感器对待测钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据进行比较以实现对待测钢筋混凝土锈蚀情况的检测。本方案的检测方法测量方便，检测精度高且应用成本低。

Description

一种钢筋混凝土锈蚀检测方法、检测装置及使用方法
技术领域
本发明涉及土木工程结构监测技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土锈蚀检测方法、检测装置及使用方法。
背景技术
钢筋混凝土结构能充分运用钢筋的抗拉性能和混凝土的抗压性能，具有经济安全的优点，因此常常作为桥梁的承重结构。随着我国及世界交通基础设施建设的快速发展，桥梁尤其是钢筋混凝土结构桥梁的耐久性问题日益突出，其中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素；钢筋的锈蚀会导致钢筋混凝土构件承载力下降和延性的降低，从而影响整个结构的安全性和耐久性，严重的锈蚀甚至会导致结构的破坏。因此，加强钢筋混凝土桥梁在耐久性方面的研究，在钢筋锈蚀的初期发现问题，从而对钢筋混凝土桥梁的承载力做出有效的评估，采取适用、经济、环保、安全的加固维修措施，将会给国家带来巨大的经济效益，具有举足轻重的作用和社会意义。
RC(钢筋混泥土)梁内的钢筋锈蚀损伤属于隐蔽性病害，在对其进行检测时，为保证混凝土保护层不被破坏，一般均采用无损检测方法。钢筋锈蚀的无损检测方法主要有电化学法、物理法和分析法等。分析法检测根据建立的数学模型和实际检测中精确测得的数据得出钢筋混凝土结构内部钢筋锈蚀的准确情况，这种方法的关键在于模型参数赋值的合理性和考虑影响因素的全面性。电化学方法能够反映钢筋锈蚀的本质，具有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点，但半电池电位法仅能定性的判断钢筋腐蚀的腐蚀概率。线性极化法根据Stern-Geary公式和钢筋的极化电阻值计算钢筋的腐蚀电流，进而计算腐蚀速率，其缺点是对仪器的精度要求较高。电磁脉冲涡流检测技术由电磁场理论发展而来，其原理是测量待测构件的电磁耦合参数随时间的变化来知晓其损伤情况，此方法提离效应对检测结果影响比较大。红外热成像法的原理是通过分析钢筋锈蚀区域与健康区域间的温度信号来对混凝土内部钢筋锈蚀情况进行判定，但其检测深度较浅且无法准确定量化。
综上所述，目前用于钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀无损检测的方法很多，但受测量条件、检测精度、应用成本等因素影响，均存在一些不足之处。因此，如何提供一种测量方便、检测精度高且应用成本低的钢筋锈蚀的检测方法及检测装置也成为了急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种测量方便，检测精度高且应用成本低的钢筋混凝土锈蚀检测方法及检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种钢筋混凝土锈蚀检测方法，采用具有初级线圈和次级线圈的传感器，并使得所述传感器工作于磁耦合谐振状态，利用工作于磁耦合谐振状态下的所述传感器分别对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土进行扫描，并分别得到所述传感器在对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土检测时的次级线圈上的电压数据，通过将所述传感器对基准钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据和所述传感器对待测钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据进行比较以实现对待测钢筋混凝土锈蚀情况的检测。
本方案中，基准钢筋混凝土是指与被测钢筋混凝土具有相同尺寸钢筋和保护层厚度的，内部没有锈蚀情况的钢筋混凝土。
本发明的工作原理是：利用传感器产生对钢筋混凝土检测需要的外磁场，同时传感器工作于磁耦合谐振状态可以使得此时传感器初级线圈和次级线圈的磁耦合作用最强，利用工作于磁耦合谐振状态下的传感器对基准钢筋混凝土进行扫描，获得基准钢筋混凝土对应的次级线圈上的电压数据，该电压数据作为基准电压数据，当待测钢筋混凝土内部存在锈蚀情况时，锈蚀部位处由于存在缺陷，在传感器产生的外磁场作用下将发生自发漏磁，产生异于钢筋未锈蚀区域磁场方向的漏磁场，使得锈蚀区域磁场信号发生改变，另外，由于锈蚀区域钢筋截面积减小，使得该处钢筋磁导率发生改变，而铁磁性金属导体对耦合机构的影响与其磁导率大小密切相关，因此由于上述磁信号变化以及钢筋磁导率改变，钢筋锈蚀区域对传感器能量耦合系统的解耦效果明显异于钢筋未锈蚀部位，因此，当传感器沿待测钢筋混凝土轴向扫描途径钢筋锈蚀区域时，传感器次级线圈输出的电压数据将发生改变，将该电压数据与基准钢筋混凝土时获得的基准电压数据进行比较，即可获得待测钢筋混凝土锈蚀位置和锈蚀程度的情况。
综上，本方案在对待测钢筋混凝土锈蚀情况进行检测时，只需要让传感器沿待测钢筋混凝土进行移动以获得不同位置的次级线圈的电压数据，通过将该电压数据与基准钢筋混凝土的电压数据进行对比，两者相同则说明该位置没有发生锈蚀现象，当两者不相同时则代表该位置发生了锈蚀现象，且两者的数据相差越大则代表该位置的锈蚀程度也越严重。因此本方案可方便的对钢筋混凝土锈蚀情况进行检测，同时检测精度高、应用成本低。
优选的，向所述传感器的初级线圈内通入激励频率与所述初级线圈的固有频率相同的激励电流，以使得所述初级线圈产生高频变化磁场，并将所述次级线圈的固有频率设置为与所述初级线圈产生的高频变化磁场的频率相同，以使得所述初级线圈与所述次级线圈之间发生耦合谐振，所述传感器工作于磁耦合谐振状态。
这样，通过使激励电流的激励频率与初级线圈的固有频率相同，且次级线圈的固有频率与初级线圈产生的高频变化磁场的频率相同，这样可以使得传感器工作于磁耦合谐振状态，工作于磁耦合谐振状态的传感器的初级线圈和次级线圈的磁耦合作用最强。
一种实现上述钢筋混凝土锈蚀检测方法的检测装置，包括检测装置、信号采集装置和后处理装置，所述检测装置包括激励组件、传感器和位移控制器，所述传感器包括初级线圈和次级线圈，所述位移控制器与所述传感器连接，以带动所述传感器沿钢筋混凝土移动，所述激励组件的输出端与所述初级线圈电连接，以向所述初级线圈提供激励电流，所述信号采集装置的输入端与所述次级线圈电连接，以对所述次级线圈的感应电压进行采集，所述后处理装置的输入端分别与所述信号采集装置的输出端和所述位移控制器连接，以分别获取所述次级线圈的感应电压数据和所述传感器的位移数据，并利用图像成型技术将所述次级线圈的感应电压数据和所述传感器的位移数据拟合成像，以获得包含钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。
这样，该检测装置在对钢筋混凝土进行检测时，将传感器分布放置在基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土外，连接检测装置、信号采集装置和后处理装置；然后激励组件向初级线圈提供谐振频率的激励电流，位移控制器带动传感器分别沿基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土的轴向和径向移动以进行二维平面扫描，同时信号采集装置分别采集基准钢筋混凝土上次级线圈上的电压信号U1和待测钢筋混凝土上次级线圈的电压信号U2；后处理装置分别获取基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上传感器的位移数据和次级线圈上的电压信号数据，并采用图像成型技术将基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上传感器相同位移数据处的次级线圈电压信号U1和次级线圈电压信号U2进行对比并拟合成图像，以获得包含待测钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。通过对所成锈蚀图像进行深入分析，即可精确定位待测钢筋混凝土的锈蚀部位并确定其锈蚀程度。
优选的，所述初级线圈和所述次级线圈同轴心设置并固定于刚性支承上，所述移动控制器与所述刚性支承连接，以通过所述刚性支承带动所述传感器移动。
这样，次级线圈与初级线圈同轴心设计可以达到最好的耦合效果，并有利于拾取钢筋产生的磁场信号，同时利用刚性支承对初级线圈和次级线圈起到支撑效果，保证移动过程中初级线圈和次级线圈的稳定使用。
优选的，所述刚性支承采用不导电且相对磁导率为0.9-1.1的非金属材料制成。
这样，刚性支承采用相对磁导率为0.9-1.1的非金属材料制成一方面可以防止外界磁场的影响，另一方面也可以减少传感器产生的感应磁场向外扩散。
优选的，所述激励组件包括信号发生器和功率放大器，所述信号发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接，以将所述信号发生器产生的激励电流输入到所述功率放大器中进行放大处理，所述功率放大器的输出端与所述初级线圈连接，以将放大后的激励电流输入到所述初级线圈。
这样，信号发生器用于产生激励电流，功率放大器用于将激励电流放大后输出给初级线圈，使得初级线圈能产生较大的激励磁场。
优选的，所述信号采集装置包括交流毫伏表，所述交流毫伏表的输入端与所述次级线圈电连接，以对所述次级线圈上的电压进行采集，所述后处理装置为计算机。
这样，利用交流毫伏表对次级线圈的电压进行采集，并将采集的电压数据传递给计算机进行进一步的处理。
优选的，所述位移控制器包括步进电机及步进电机控制器，所述步进电机控制器与所述步进电机电连接，以使得所述步进电机控制器能够带动所述步进电机动作，所述步进电机与所述刚性支承连接，以使得所述步进电机能够带动所述刚性支承移动。
这样，位移控制器采用步进电机和步进电机控制器，步进电机输出的线位移与输入的脉冲数成正比，这样可以方便对传感器沿钢筋混凝土移动的控制。
一种如上述钢筋混凝土锈蚀检测装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1)连接所述检测装置、所述信号采集装置和所述后处理装置；
步骤2)所述激励组件向所述初级线圈提供谐振频率的激励电流，所述位移控制器带动所述传感器分别沿基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土的轴向和径向移动以进行二维平面扫描，同时所述信号采集装置分别采集基准钢筋混凝土上所述次级线圈上的电压信号U1和待测钢筋混凝土上所述次级线圈的电压信号U2；
步骤3)所述后处理装置分别获取步骤2)中基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上所述传感器的位移数据和所述次级线圈上的电压信号数据，并采用图像成型技术将基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上所述传感器相同位移数据处的次级线圈电压信号U1和次级线圈电压信号U2进行对比并拟合成图像，以获得包含待测钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。
优选的，步骤2)中，所述激励组件向所述初级线圈提供激励电流，所述信号采集装置对所述次级线圈的电压信号进行采集，改变所述激励组件提供的激励电流的频率，直到所述信号采集装置采集到的所述次级线圈的电压信号达到最大值，此时所述激励组件提供的激励电流的频率为所述传感器的谐振频率。
与现有技术相比，本发明结构简单，方法新颖，响应速度快，适用面广。利用这种磁共振的双线圈结构传感器，根据钢筋锈蚀引起对双线圈耦合程度减弱的不同，导致次级线圈感应电压的变化，以此测量钢筋锈蚀，该方法十分利于混凝土内部钢筋锈蚀状况的检测。
附图说明
图1为钢筋存在锈蚀区域时的磁场分布示意图；
图2为传感器等效电路模型；
图3为传感器对钢筋混凝土进行检测时的位置示意图；
图4为带铁磁性金属导体(钢筋)时的传感器等效电路模型；
图5为钢筋混凝土锈蚀检测装置的连接框图；
图6为钢筋混凝土锈蚀检测装置对钢筋混凝土进行检测时的工作示意图。
附图标记说明：传感器1、初级线圈11、次级线圈12、刚性支承2、位移控制器3、信号发生器4、功率放大器5、交流毫伏表6、计算机7。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
一种钢筋混凝土锈蚀检测方法，采用具有初级线圈和次级线圈的传感器，并使得传感器工作于磁耦合谐振状态，利用工作于磁耦合谐振状态下的传感器分别对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土进行扫描，并分别得到传感器在对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土检测时的次级线圈上的电压数据，通过将传感器对基准钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据和传感器对待测钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据进行比较以实现对待测钢筋混凝土锈蚀情况的检测。
本方案中，基准钢筋混凝土是指与被测钢筋混凝土具有相同尺寸钢筋和保护层厚度的，内部没有锈蚀情况的钢筋混凝土。
本发明的工作原理是：利用传感器产生对钢筋混凝土检测需要的外磁场，同时传感器工作于磁耦合谐振状态可以使得此时传感器初级线圈和次级线圈的磁耦合作用最强，利用工作于磁耦合谐振状态下的传感器对基准钢筋混凝土进行扫描，获得基准钢筋混凝土对应的次级线圈上的电压数据，该电压数据作为基准电压数据，当待测钢筋混凝土内部存在锈蚀情况时，锈蚀部位处由于存在缺陷，在传感器产生的外磁场作用下将发生自发漏磁，产生异于钢筋未锈蚀区域磁场方向的漏磁场(如附图1所示)，使得锈蚀区域磁场信号发生改变，另外，由于锈蚀区域钢筋截面积减小，使得该处钢筋磁导率发生改变，而铁磁性金属导体对耦合机构的影响与其磁导率大小密切相关，因此由于上述磁信号变化以及钢筋磁导率改变，钢筋锈蚀区域对传感器能量耦合系统的解耦效果明显异于钢筋未锈蚀部位，因此，当传感器沿待测钢筋混凝土轴向扫描途径钢筋锈蚀区域时，传感器次级线圈输出的电压数据将发生改变，将该电压数据与基准钢筋混凝土时获得的基准电压数据进行比较，即可获得待测钢筋混凝土锈蚀位置和锈蚀程度的情况。
综上，本方案在对待测钢筋混凝土锈蚀情况进行检测时，只需要让传感器沿待测钢筋混凝土进行移动以获得不同位置的次级线圈的电压数据，通过将该电压数据与基准钢筋混凝土的电压数据进行对比，两者相同则说明该位置没有发生锈蚀现象，当两者不相同时则代表该位置发生了锈蚀现象，且两者的数据相差越大则代表该位置的锈蚀程度也越严重。因此本方案可方便的对钢筋混凝土锈蚀情况进行检测，同时检测精度高、应用成本低。
具体的，传感器结构包括初级线圈、次级线圈，其等效电路模型如附图2所示。图2中：US为激励电压；L1、L2为初级线圈和次级线圈电感；R1、R2为初级线圈和次级线圈内阻；C1、C2为初级线圈和次级线圈的谐振补偿电容；M12为线圈互感系数，反映两线圈的磁耦合强弱。
根据电路理论，初级线圈回路阻抗Z1与次级线圈回路阻抗Z2分别为：
Figure BDA0003326411250000061
根据基尔霍夫定律，有方程组：
Figure BDA0003326411250000062
由式(1)、式(2)可得：
Figure BDA0003326411250000063
磁耦合谐振是指：当高频电压激励源的激励频率与初级线圈固有频率相同时，将产生一个高频变化磁场，当初级线圈产生的高频变化磁场与次级线圈的固有频率相同时，初级线圈与次级线圈发生耦合谐振。谐振时，电路呈纯电阻性，有：
jωL1+1/jωC1＝jωL2+1/jωC2＝0 (4)
Figure BDA0003326411250000071
式中，ω0称为谐振角频率，其对应的f0称为谐振频率。当工作频率为谐振频率f0时，次级线圈两端感应电压为：
Figure BDA0003326411250000072
此时，传感器发生磁耦合谐振，次级线圈两端感应电压将出现最大值。
而当耦合谐振系统周围存在铁磁性金属导体(钢筋)时，整个系统的示意图和等效电路模型分别如附图3和附图4所示，其中附图4中：US为激励电压；L1、L2为初级线圈和次级线圈等效电感，L3为涡流短路环电感；R1、R2为初级线圈和次级线圈等效电阻，R3为涡流短路环电阻；C1、C2为初级线圈和次级线圈的谐振补偿电容，C3为铁磁性金属导体的寄生电容；M12、M13、M23分别为初级线圈与次级线圈、初级线圈与钢筋、次级线圈与钢筋的互感，反应磁耦合强弱。
此时，由谐振无线电能传输耦合模理论可知，其耦合模方程为：
Figure BDA0003326411250000073
式中：α1、α2、α3分别表示初级线圈、次级线圈和钢筋的储能模幅度；ω1、ω2、ω3分别为初级线圈、次级线圈和钢筋的固有谐振角频率；Г1、Г2、Г3分别为初级线圈、次级线圈和钢筋的损耗率，Г1＝R1/(2L1)、Г2＝R2/(2L2)、Г3＝R3/(2L3)；кmn＝ωMmn/2(LmLn)1/2为第m个线圈和第n个线圈回路之间的耦合系数；Fe+jωt为加在初级线圈上的供电电源表达式，其中F为Us/2(L1)1/2，Us为us的有效值，ω为us的角频率。
由于大部分情况下铁磁性金属导体(钢筋)与初级线圈和次级线圈的耦合系数远小于初级线圈与次级线圈之间的耦合系数，忽略不计，即к13＝к23＝0，则式(7)可化简为：
Figure BDA0003326411250000074
同样地，当初级线圈、次级线圈和金属导体等效电路参数相同，且初级线圈供电电源频率与线圈的固有谐振频率相同时，即ω1＝ω2＝ω0＝ω，Г1＝Г2＝Г3＝Г，求出系统稳态解为：
Figure BDA0003326411250000081
Figure BDA0003326411250000082
α3＝0 (9)
由式(9)可知，当双线圈检测传感器附近存在铁磁性金属导体(钢筋)时，初级线圈与次级线圈的能量变化规律为正弦规律变化且相位仍相差90°；同时，金属导体的存在会使得初级线圈和次级线圈的储能模幅度发生改变，且其大小与耦合系数к＝к(f，M，Q)以及铁磁性金属导体的固有角频率ω3相关。铁磁性金属导体在外部磁场作用下会产生磁效应，对耦合机构周围磁场产生影响，导致检测线圈的等效阻抗和电压等参数发生变化，造成谐振频率向上偏移，进而导致系统解耦，效率降低。另外，铁磁性金属导体(钢筋)在传感器耦合磁场作用下会发生涡流效应，使得钢筋上产生涡流损耗，导致能量传输效率进一步降低，同时次级线圈上的感应电压进一步减小。
当铁磁性金属导体(钢筋)内部存在锈蚀情况时，锈蚀部位处由于存在缺陷，在传感器产生的外磁场作用下将发生自发漏磁，产生异于钢筋未锈蚀区域磁场方向的漏磁场，使得锈蚀区域磁场信号发生改变，另外，由于锈蚀区域钢筋截面积减小，使得该处钢筋磁导率发生改变，而铁磁性金属导体对耦合机构的影响与其磁导率大小密切相关，因此由于上述磁信号变化以及钢筋磁导率改变，钢筋锈蚀区域对传感器能量耦合系统的解耦效果明显异于钢筋未锈蚀部位，因此利用上述原理即可通过对次级线圈电压信号的采集来实现对待测钢筋混凝土锈蚀情况的检测。
在本实施例中，向传感器的初级线圈内通入激励频率与初级线圈的固有频率相同的激励电流，以使得初级线圈产生高频变化磁场，并将次级线圈的固有频率设置为与初级线圈产生的高频变化磁场的频率相同，以使得初级线圈与次级线圈之间发生耦合谐振，传感器工作于磁耦合谐振状态。
这样，通过使激励电流的激励频率与初级线圈的固有频率相同，且次级线圈的固有频率与初级线圈产生的高频变化磁场的频率相同，这样可以使得传感器工作于磁耦合谐振状态，工作于磁耦合谐振状态的传感器的初级线圈和次级线圈的磁耦合作用最强。
如附图5所示，一种实现上述钢筋混凝土锈蚀检测方法的检测装置，包括检测装置、信号采集装置和后处理装置，检测装置包括激励组件、传感器1和位移控制器3，传感器1包括初级线圈11和次级线圈12，位移控制器3与传感器1连接，以带动传感器1沿钢筋混凝土移动，激励组件的输出端与初级线圈11电连接，以向初级线圈11提供激励电流，信号采集装置的输入端与次级线圈12电连接，以对次级线圈12的感应电压进行采集，后处理装置的输入端分别与信号采集装置的输出端和位移控制器3连接，以分别获取次级线圈12的感应电压数据和传感器1的位移数据，并利用图像成型技术将次级线圈12的感应电压数据和传感器1的位移数据拟合成像，以获得包含钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。
这样，该检测装置在对钢筋混凝土进行检测时，将传感器1放置在基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土处(如附图6所示)，连接检测装置、信号采集装置和后处理装置；然后激励组件向初级线圈11提供谐振频率的激励电流，位移控制器3带动传感器1分别沿基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土的轴向X和径向Y移动以进行X-Y的二维平面扫描，同时信号采集装置分别采集基准钢筋混凝土上次级线圈12上的电压信号U1和待测钢筋混凝土上次级线圈12的电压信号U2；后处理装置分别获取基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上传感器1的位移数据(X-Y)和次级线圈12上的电压信号数据，并采用图像成型技术将基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上传感器1相同位移数据处的次级线圈12电压信号U1和次级线圈12电压信号U2进行对比并拟合成图像，以获得包含待测钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。通过对所成锈蚀图像进行深入分析，即可精确定位待测钢筋混凝土的锈蚀部位并确定其锈蚀程度。具体的，图像成型技术的具体实现方法属于现有技术，在本方案中则不再进行赘述。
在本实施例中，初级线圈11和次级线圈12同轴心设置并固定于刚性支承2上，移动控制器与刚性支承2连接，以通过刚性支承2带动传感器1移动。具体使用时，次级线圈12和初级线圈11还可外接一定大小的高频电容、电阻等元件，以调整传感器1的谐振频率；同时，初级线圈11要求在激励电流的激励下，在被测钢筋混凝土中的钢筋上产生涡流。
这样，次级线圈12与初级线圈11同轴心设计可以达到最好的耦合效果，并有利于拾取钢筋产生的磁场信号，同时利用刚性支承2对初级线圈11和次级线圈12起到支撑效果，保证移动过程中初级线圈11和次级线圈12的稳定使用。
在本实施例中，刚性支承2采用不导电且相对磁导率为0.9-1.1的非金属材料制成。具体如塑料、玻璃等材料。
这样，刚性支承2采用相对磁导率为0.9-1.1的非金属材料制成一方面可以防止外界磁场的影响，另一方面也可以减少传感器1产生的感应磁场向外扩散。
在本实施例中，激励组件包括信号发生器4和功率放大器5，信号发生器4的输出端与功率放大器5的输入端连接，以将信号发生器4产生的激励电流输入到功率放大器5中进行放大处理，功率放大器5的输出端与初级线圈11连接，以将放大后的激励电流输入到初级线圈11。具体的，信号发生器4需要能输出10MHz以内的任意频率的正弦电压信号。
这样，信号发生器4用于产生激励电流，功率放大器5用于将激励电流放大后输出给初级线圈11，使得初级线圈11能产生较大的激励磁场。
在本实施例中，信号采集装置包括交流毫伏表6，交流毫伏表6的输入端与次级线圈12电连接，以对次级线圈12上的电压进行采集，后处理装置为计算机7。
这样，利用交流毫伏表6对次级线圈12的电压进行采集，并将采集的电压数据传递给计算机7进行进一步的处理。
在本实施例中，位移控制器3包括步进电机及步进电机控制器，步进电机控制器与步进电机电连接，以使得步进电机控制器能够带动步进电机动作，步进电机与刚性支承2连接，以使得步进电机能够带动刚性支承2移动。
这样，位移控制器3采用步进电机和步进电机控制器，步进电机输出的线位移与输入的脉冲数成正比，这样可以方便对传感器1沿钢筋混凝土移动的控制。
一种如上述钢筋混凝土锈蚀检测装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1)连接检测装置、信号采集装置和后处理装置；
步骤2)激励组件向初级线圈11提供谐振频率的激励电流，位移控制器3带动传感器1分别沿基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土的轴向X和径向Y移动以进行X-Y二维平面扫描，同时信号采集装置分别采集基准钢筋混凝土上次级线圈12上的电压信号U1和待测钢筋混凝土上次级线圈12的电压信号U2；
步骤3)后处理装置分别获取步骤2)中基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上传感器1的位移数据(X-Y)和次级线圈12上的电压信号数据，并采用图像成型技术将基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上传感器1相同位移(X-Y)数据处的次级线圈12电压信号U1和次级线圈12电压信号U2进行对比并拟合成图像，以获得包含待测钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。
在本实施例中，步骤2)中，激励组件向初级线圈11提供激励电流，信号采集装置对次级线圈12的电压信号进行采集，改变激励组件提供的激励电流的频率，直到信号采集装置采集到的次级线圈12的电压信号达到最大值，此时激励组件提供的激励电流的频率为传感器1的谐振频率。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种钢筋混凝土锈蚀检测方法，其特征在于，采用具有初级线圈和次级线圈的传感器，并使得所述传感器工作于磁耦合谐振状态，利用工作于磁耦合谐振状态下的所述传感器分别对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土进行扫描，并分别得到所述传感器在对基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土检测时的次级线圈上的电压数据，通过将所述传感器对基准钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据和所述传感器对待测钢筋混凝土进行检测时次级线圈上的电压数据进行比较以实现对待测钢筋混凝土锈蚀情况的检测。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土锈蚀检测方法，其特征在于，向所述传感器的初级线圈内通入激励频率与所述初级线圈的固有频率相同的激励电流，以使得所述初级线圈产生高频变化磁场，并使所述次级线圈的固有频率与所述初级线圈产生的高频变化磁场的频率相同，以使得所述初级线圈与所述次级线圈之间发生耦合谐振，所述传感器工作于磁耦合谐振状态。
3.一种实现如权利要求1所述的钢筋混凝土锈蚀检测方法的检测装置，其特征在于，包括检测装置、信号采集装置和后处理装置，所述检测装置包括激励组件、传感器和位移控制器，所述传感器包括初级线圈和次级线圈，所述位移控制器与所述传感器连接，以带动所述传感器沿钢筋混凝土移动，所述激励组件的输出端与所述初级线圈电连接，以向所述初级线圈提供激励电流，所述信号采集装置的输入端与所述次级线圈电连接，以对所述次级线圈的感应电压进行采集，所述后处理装置的输入端分别与所述信号采集装置的输出端和所述位移控制器连接，以分别获取所述次级线圈的感应电压数据和所述传感器的位移数据，并利用图像成型技术将所述次级线圈的感应电压数据和所述传感器的位移数据拟合成像，以获得包含钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。
4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈同轴心设置并固定于刚性支承上，所述移动控制器与所述刚性支承连接，以通过所述刚性支承带动所述传感器移动。
5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置，其特征在于，所述刚性支承采用不导电且相对磁导率为0.9-1.1的非金属材料制成。
6.根据权利要求3所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置，其特征在于，所述激励组件包括信号发生器和功率放大器，所述信号发生器的输出端与所述功率放大器的输入端连接，以将所述信号发生器产生的激励电流输入到所述功率放大器中进行放大处理，所述功率放大器的输出端与所述初级线圈连接，以将放大后的激励电流输入到所述初级线圈。
7.根据权利要求3所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置，其特征在于，所述信号采集装置包括交流毫伏表，所述交流毫伏表的输入端与所述次级线圈电连接，以对所述次级线圈上的电压进行采集，所述后处理装置为计算机。
8.根据权利要求4所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置，其特征在于，所述位移控制器包括步进电机及步进电机控制器，所述步进电机控制器与所述步进电机电连接，以使得所述步进电机控制器能够带动所述步进电机动作，所述步进电机与所述刚性支承连接，以使得所述步进电机能够带动所述刚性支承移动。
9.一种如权利要求3所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)连接所述检测装置、所述信号采集装置和所述后处理装置；
步骤2)所述激励组件向所述初级线圈提供谐振频率的激励电流，所述位移控制器带动所述传感器分别沿基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土的轴向和径向移动以进行二维平面扫描，同时所述信号采集装置分别采集基准钢筋混凝土处所述次级线圈上的电压信号U1和待测钢筋混凝土处所述次级线圈上的电压信号U2；
步骤3)所述后处理装置分别获取步骤2)中基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上所述传感器的位移数据和所述次级线圈上的电压信号数据，并采用图像成型技术将基准钢筋混凝土和待测钢筋混凝土上所述传感器相同位移数据处的次级线圈电压信号U1和次级线圈电压信号U2进行对比并拟合成图像，以获得包含待测钢筋混凝土锈蚀位置与锈蚀程度的图像。
10.根据权利要求9所述的钢筋混凝土锈蚀检测装置的使用方法，其特征在于，步骤2)中，所述激励组件向所述初级线圈提供激励电流，所述信号采集装置对所述次级线圈的电压信号进行采集，改变所述激励组件提供的激励电流的频率，直到所述信号采集装置采集到的所述次级线圈的电压信号达到最大值，此时所述激励组件提供的激励电流的频率为所述传感器的谐振频率。
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