CN114396861A - 一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪及扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪及扫描方法，一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，所述扫描仪包括：采用双通道传感器，纵向设置双通道，横向的两个接收线圈为一个通道；包括发射线圈和接收线圈。所述扫描方法包括：所述扫描仪向前移动经过钢筋上方时采集线圈中所述第一通道和所述第二通道产生的前级信号和后级信号；根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置。纵向设置双通道，横向两个接收线圈为一个通道，通过综合分析各接收线圈的检测数据，能够确定钢筋走向，箍筋分布情况并有效避免干扰，提高修正保护层厚度值的准确度和检测量程。

Description

一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪及扫描方法
技术领域
本发明涉及钢筋扫描领域，尤其涉及一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪及扫描方法。
背景技术
钢筋扫描仪主要用于钢筋混凝土中钢筋位置、走向及分布情况、钢筋保护层厚度及钢筋直径的检测，还可对非磁性和非导电介质中的磁性体及导电体进行检测。
现有技术中的钢筋扫描仪线圈传感器结构简单，均为单个线圈或者一组左右分布的接收线圈，只能够检测出一点的保护层厚度值，无法判定钢筋走向和横向箍筋的分布情况，并且信号稳定性和检测精度低、检测量程小。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪及扫描方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，所述扫描仪包括：采用双通道传感器，纵向设置双通道，横向的两个接收线圈为一个通道；
包括发射线圈和接收线圈。
可选的，所述发射线圈包括：第一发射线圈，第二发射线圈和第三发射线圈；
所述第一发射线圈包围所述第二发射线圈和所述第三发射线圈；
所述第二发射线圈和所述第三发射线圈纵向对齐排列；
所述第二发射线圈为第一通道，所述第三发射线圈为第二通道。
可选的，所述接收线圈包括：第一接收线圈、第二接收线圈、第三接收线圈和第四接收线圈；
所述第一接收线圈和所述第二接收线圈横向对齐排列在所述第一通道；
所述第三接收线圈和所述第四接收线圈横向对齐排列在所述第二通道。
本发明还提供了一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，应用于上述所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，所述扫描方法包括：
所述扫描仪向前移动经过钢筋上方时采集线圈中所述第一通道和所述第二通道产生的前级信号和后级信号；
根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置。
可选的，所述根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置具体包括：
获取所述前级信号和所述后级信号曲线峰值的中间位置中两曲线的交点；
根据所述交点的坐标信息确定钢筋位置。
可选的，所述获取所述前级信号和所述后级信号曲线峰值的中间位置中两曲线的交点具体包括：
将所述后级信号与所述前级信号作差，获得差值；
获取所述差值为零的位置为交点。
可选的，所述根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置还包括：
当所述前级信号与所述后级信号的差值小于差异阈值时，将所述前级信号和所述后级信号相加，获得和值信号；
根据所述和值信号的峰值位置确定钢筋位置。
可选的，所述扫描方法还包括：
获取所述前级信号的峰值、所述后级信号的峰值和所述和值信号的峰值；
根据所述前级信号的峰值和所述后级信号的峰值的均值确定保护层的厚度；
根据所述和值信号的峰值确定保护层的厚度；
保护层厚度根据线性方程H＝f[E,D,K]计算获得，其中H为厚度值，E为所述前级信号的峰值和所述后级信号的峰值的均值和所述和值信号的峰值中的任意一者，D为钢筋直径，K为输入参数，根据不同厚度实际标定获得。
可选的，所述扫描方法还包括：
若有金属颗粒干扰，将所述第一通道和所述第二通道采用线性类比算法拟合出受干扰的通道的正确波形；
当有箍筋存在时，通过上下移动扫描仪观察所述第一通道和所述第二通道的信号变化获得箍筋位置；
对不同位置的信号进行多次采样，通过多次线性拟合公式H＝A*E+B计算，得出拟合参数A和B的值，其中H为测定厚度值，E为单通道信号均值，获得对应位置的箍筋补偿参数，测定主筋保护层厚度。
可选的，所述扫描方法还包括：
获取所述第一通道和所述第二通道各自定位钢筋位置连线，获得钢筋位置曲线；根据所述钢筋位置曲线确定钢筋走向。
本发明提供的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪及扫描方法，一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，所述扫描方法包括：所述扫描仪向前移动经过钢筋上方时采集线圈中所述第一通道和所述第二通道产生的前级信号和后级信号；根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置。纵向设置双通道，横向两个接收线圈为一个通道，通过综合分析各接收线圈的检测数据，能够确定钢筋走向，箍筋分布情况并有效避免干扰，提高修正保护层厚度值的准确度和检测量程。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪的线圈结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的前级信号和后级信号波形图；
图4为本发明实施例提供的钢筋所处位置示意图；
图5为本发明实施例提供的前级信号和后级信号作差的波形图；
图6为本发明实施例提供的前级信号和后级信号相加生成和值信号的波形图；
图7为本发明实施例提供的有金属粒干扰情况下的两通道信号波形图；
图8为本发明实施例提供的当有箍筋存在时，检测过程两通道信号波形图；
图9为本发明实施例提供的斜向钢筋检测波形图；
图10为本发明实施例提供的根据检测波形得到的实际钢筋缩略图。
其中，L为第一发射线圈、S1为第二发射线圈、S2为第三发射线圈、T1为第一接收线圈、T2为第一接收线圈、T3为第一接收线圈和T4为第一接收线圈。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明通过增加接收线圈通道数量可解决上述问题。纵向设置双通道，横向两个接收线圈为一个通道，通过综合分析各接收线圈的检测数据，可以确定钢筋走向，箍筋分布情况并有效避免干扰，提高修正保护层厚度值的准确度和检测量程。本专利为基于电磁感应的双通道扫描方法，通过综合分析双通道信号采集情况精确扫描钢筋分布情况和保护层厚度数据。
如图1所示，一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪包括：采用双通道传感器，纵向设置双通道，横向的两个接收线圈为一个通道；包括发射线圈和接收线圈。
发射线圈包括：第一发射线圈L，第二发射线圈S1和第三发射线圈S2；第一发射线圈L包围第二发射线圈S1和第三发射线圈S2；第二发射线圈S1和第三发射线圈S2纵向对齐排列；第二发射线圈S1为第一通道，第三发射线圈S2为第二通道。
接收线圈包括：第一接收线圈T1、第二接收线圈T2、第三接收线圈T3和第四接收线圈T4；第一接收线圈T1和第二接收线圈T2横向对齐排列在第一通道；第三接收线圈T3和第四接收线圈T4横向对齐排列在第二通道。
如图2和图3所示，检测过程中，在仪器向前移动经过钢筋上方时采集线圈每个通道会产生前级和后级两个信号，根据前后两级信号变化规律有以下两种方法确定钢筋位置。
交点定位法：在前级信号和后级信号曲线峰值的中间位置有一个两曲线的交点，交点是在线圈传感器经过钢筋正上方时产生，钢筋所处位置如图4所示，确定钢筋位置。
使用后级信号与前级信号作差，曲线如图5所示，根据差值变化趋势，差值为0时即为交点位置，确定钢筋位置。
和值定位法：在信号量较小时，前后两级信号变化趋势差异变小，无法通过交点定位法确定钢筋位置，此时可使用和值定位法定位钢筋位置。
将前级信号和后级信号相加生成和值信号，根据信号变化规律，和值信号的峰值位置即为钢筋位置。信号变化规律如图6所示。
使用和值定位定位法检测，增加了信号量变化范围，有效避免了小信号的干扰问题。
保护层厚度检测方法：
根据上述两种钢筋定位方法，在扫描过程中可分别获得前级信号峰值和后级信号峰值以及前后两级信号和值的峰值，在使用交点定位法时使用前级信号和后级信号峰值的均值确定保护层厚度，在使用和值定位法时使用前后两级信号和值的峰值确定保护层厚度。
保护层厚度根据线性方程H＝f[E,D,K]计算获得，其中H为厚度值，E为前级信号和后级信号峰值的均值或者前级信号和后级信号和值的峰值，D为钢筋直径，K为输入参数，根据不同厚度实际标定获得。
双通道补偿算法：
纵向排列的双通道检测线圈可用于排除干扰和检测箍筋位置以及排除箍筋干扰。
在检测过程中，如有金属颗粒干扰，出现如图7所示波形，通过分析两通道波形变化。
趋势，通过两通道线性类比算法拟合出受干扰的通道的正确波形，消除干扰因素。
当有箍筋存在时，检测过程可出现如图8的波形，两通道信号强度有明显差异且变化趋势相同，通过上下移动仪器观察两通道信号变化找到箍筋位置，然后对不同位置的信号进行多次采样，通过多次线性拟合公式H＝A*E+B计算，得出拟合参数A和B的值，其中H为测定厚度值，E为单通道信号均值，得出对应位置的箍筋补偿参数，可准确测定主筋保护层厚度。
在检测过程中，根据上下两通道各自定位钢筋位置连线即可判定钢筋走向，如图8为斜向钢筋检测波形。
两通道波形相位有差异，竖直方向的钢筋检测波形是两通道波形相位一致，根据检测波形可得实际钢筋缩略图，如图9所示根据上下两通道扫描结果可清晰判别钢筋倾斜方向。
经过测试我们发现温度和电量的变化都会对信号量产生一定程度的影响，为减小这种影响，可重新对仪器进行标定，因此我们加入了温度变化检测功能和电量变化检测功能作为标定状态的自检依据，能够及时发现温度和电量的较大浮动提示用户标定以免温度和电量变化对信号量影响造成检测准确度下降。
有益效果：纵向设置双通道，横向两个接收线圈为一个通道，通过综合分析各接收线圈的检测数据，确定钢筋走向，箍筋分布情况并有效避免干扰，提高修正保护层厚度值的准确度和检测量程。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，其特征在于，所述扫描仪包括：采用双通道传感器，纵向设置双通道，横向的两个接收线圈为一个通道；包括发射线圈和接收线圈。
2.根据权利要求1所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，其特征在于，所述发射线圈包括：第一发射线圈，第二发射线圈和第三发射线圈；
所述第一发射线圈包围所述第二发射线圈和所述第三发射线圈；
所述第二发射线圈和所述第三发射线圈纵向对齐排列；
所述第二发射线圈为第一通道，所述第三发射线圈为第二通道。
3.根据权利要求2所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，其特征在于，所述接收线圈包括：第一接收线圈、第二接收线圈、第三接收线圈和第四接收线圈；
所述第一接收线圈和所述第二接收线圈横向对齐排列在所述第一通道；
所述第三接收线圈和所述第四接收线圈横向对齐排列在所述第二通道。
4.一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，应用于上述权利要求1-3所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描仪，其特征在于，所述扫描方法包括：
所述扫描仪向前移动经过钢筋上方时采集线圈中所述第一通道和所述第二通道产生的前级信号和后级信号；
根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置。
5.根据权利要求4所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置具体包括：
获取所述前级信号和所述后级信号曲线峰值的中间位置中两曲线的交点；
根据所述交点的坐标信息确定钢筋位置。
6.根据权利要求5所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述获取所述前级信号和所述后级信号曲线峰值的中间位置中两曲线的交点具体包括：
将所述后级信号与所述前级信号作差，获得差值；
获取所述差值为零的位置为交点。
7.根据权利要求4所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述根据所述前级信号和所述后级信号确定钢筋位置还包括：
当所述前级信号与所述后级信号的差值小于差异阈值时，将所述前级信号和所述后级信号相加，获得和值信号；
根据所述和值信号的峰值位置确定钢筋位置。
8.根据权利要求7所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述扫描方法还包括：
获取所述前级信号的峰值、所述后级信号的峰值和所述和值信号的峰值；
根据所述前级信号的峰值和所述后级信号的峰值的均值确定保护层的厚度；
根据所述和值信号的峰值确定保护层的厚度；
保护层厚度根据线性方程H＝f[E,D,K]计算获得，其中H为厚度值，E为所述前级信号的峰值和所述后级信号的峰值的均值和所述和值信号的峰值中的任意一者，D为钢筋直径，K为输入参数，根据不同厚度实际标定获得。
9.根据权利要求4所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述扫描方法还包括：
若有金属颗粒干扰，将所述第一通道和所述第二通道采用线性类比算法拟合出受干扰的通道的正确波形；
当有箍筋存在时，通过上下移动扫描仪观察所述第一通道和所述第二通道的信号变化获得箍筋位置；
对不同位置的信号进行多次采样，通过多次线性拟合公式H＝A*E+B计算，得出拟合参数A和B的值，其中H为测定厚度值，E为单通道信号均值，获得对应位置的箍筋补偿参数，测定主筋保护层厚度。
10.根据权利要求4所述的一种双通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述扫描方法还包括：
获取所述第一通道和所述第二通道各自定位钢筋位置连线，获得钢筋位置曲线；
根据所述钢筋位置曲线确定钢筋走向。
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