CN210953845U - 一种混凝土裂纹检测设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土裂纹检测设备及系统，包括：信号源模块、裂纹传感器、数据采集模块和数据分析模块；裂纹传感器置于混凝土构件的表面或埋于混凝土构件中；信号源模块与裂纹传感器连接并向裂纹传感器发送脉冲信号；数据采集模块分别与裂纹传感器和数据分析模块连接；数据采集模块将从裂纹传感器采集的脉冲信号发送至数据分析模块；数据分析模块对接收到的脉冲信号进行分析处理，进而检测混凝土构件中的裂纹。本实用新型提供的混凝土裂纹检测设备可以实时在线监测混凝土的裂纹情况，在裂纹非常小时就能发现，并且报警；因此能够做到及时采取措施，把裂纹造成的损失和修复裂纹成本降到最低。

Description

一种混凝土裂纹检测设备及系统

技术领域

本实用新型属于混凝土质量检测技术领域，具体涉及一种混凝土裂纹检测设备。

背景技术

混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料。它在建筑工程、公路工程、桥梁和隧道工程、水利及特种结构的建设领域中发挥着不可替代的作用。混凝土裂纹是建筑结构中普遍存在的现象，是导致混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因，造成混凝土中钢筋锈蚀、加速混凝土老化。裂纹不仅影响结构的外观，还有可能引发安全问题，因此对混凝土裂纹的检测十分必要。

现有的检测混凝土裂纹的技术，例如，目视检查，数字成像，超声波，红外热成像，雷达层析成像等都需要通过人力进行间歇性的测量来进行，由于信号的衰减只能在一个有限的区域内测量裂纹。同样，为了精准测量，必须在混凝土表面和传感器之间添加粘结剂(耦合剂)，这就使得此技术变得十分的繁琐复杂。尤其是在现场的实际使用中，新的裂纹主要是通过目视检查发现的，容易产生误差。而数字图像技术很难发现大结构中的小裂纹，并且受环境光照水平的限制为超声波裂缝检测仪，是由超声波发生器，超声波接收器以及一个数据接收显示器完成的，主要需要由人力进行检测，需要工人手持超声波发生器以及接收器去到已知混凝土裂缝处进行检测，其主要技术背景为通过声波在不同介质(混凝土，空气)中的传播速度来判断裂缝宽度。测量已知裂纹扩展的其他技术，包括裂纹测量仪、振弦、线性可变差动变压器(LVDT)。当振弦和LVDT与温度有关时裂纹测量仪的读数和人为操作有关，信号调节模块对测量十分重要。红外热像仪使用不同的热传导仪测量非裂纹和有裂纹材料。然而，这两种对比图像取自于红外图像所以会有一个温度梯度的要求，所以测量的时间被限制在清晨或傍晚晚间，适用于有风、下雨的环境。雷达断层扫描从未破裂材料和破裂材料的不同介电常数中识别出裂纹。为了获得更高的空间分辨率，需要更高的频率。然而，由于混凝土是一种高度不均匀的材料，信号的穿透分析过程因为混凝土的局部不均匀性对分析混凝土裂缝有很大的挑战性。超声波裂缝检测仪，是由超声波发生器，超声波接收器以及一个数据接收显示器完成的，主要需要由人力进行检测，需要工人手持超声波发生器以及接收器去到已知混凝土裂缝处进行检测，通过声波在不同介质(混凝土，空气)中的传播速度来判断裂缝宽度。只能检测已知的肉眼可见的比较明显的裂缝，因为此方法只能检测特定时刻(一瞬间)的混凝土情况。而且对于检测距离钢筋附近混凝土开裂不是很准确，因为会有钢筋干扰声波的传导。同时，使用人力测量不仅效率低，而且容易产生人为错误，而且有些人力不太方便到达的地方后者或者不方便的情况，测量困难，比如，桥墩的底部，或者具有保护层、镀层的混凝土表面。并且这种检测是在时间上是断断续续的，不能实时掌控因为环境、温度而产生的变化。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，在预先不知道混凝土中是否有裂纹以及裂纹位置的情况下，提供一种能够连续的，远程的，并且自动的对混凝土裂纹进行实时检测的设备。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种混凝土裂纹检测设备，包括：信号源模块、裂纹传感器、数据采集模块和数据分析模块；所述裂纹传感器置于混凝土构件的表面或埋于混凝土构件中；所述信号源模块与所述裂纹传感器连接并向所述裂纹传感器发送脉冲信号；所述数据采集模块分别与所述裂纹传感器和所述数据分析模块连接；所述数据采集模块将从所述裂纹传感器采集的脉冲信号发送至所述数据分析模块；所述数据分析模块对接收到的所述脉冲信号进行分析处理，进而检测混凝土构件中的裂纹。

其中，所述裂纹传感器为多个，且多个所述裂纹传感器串联连接。

其中，所述裂纹传感器为分布式光纤裂纹传感器。

其中，所述数据采集模块测量瑞利背向散射强度和双对到达时间。

其中，所述数据采集模块通过无线传输方式发送脉冲信号。

其中，所述混凝土裂纹检测设备还包括报警模块，所述报警模块与所述数据分析模块连接，当检测到混凝土构件中的裂纹或者裂纹的尺寸超过设定的阈值时，所述报警模块报警。

另一方面，本实用新型提供一种混凝土裂纹检测系统，包括如上所述的混凝土裂纹检测设备。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种混凝土裂纹检测设备，通过信号源模块向置于混凝土表面或其内部的裂纹传感器发送脉冲信号，并通过数据采集模块采集在裂纹传感器中传输的脉冲信号，并发送至数据分析模块进行分析处理，实现对混凝土中的裂纹的检测。该设备可以实时在线监测混凝土结构的状态，在裂纹非常小甚至肉眼不可见的时，就能发现裂纹，并且报警；因此，可以及时对裂纹进行修复；把损失和修复成本降到最低。此外，对于人力不便于到达的地方也可以做到随时监测，节约了人工成本。并且，用光纤检测混凝土中的裂纹时，光纤不受内部材料结构影响。

本实用新型所提供的混凝土裂纹检测设备，不需要提前得知混凝土中裂纹的具体位置，通过分析在光纤中传输的脉冲信号就能够量化将裂缝的位置和大小。并且可以对任何新产生的裂缝和裂缝扩展提供了实时定量测量。

本实用新型所提供的混凝土裂纹检测设备，通过信号源模块连续地向裂纹传感器发送脉冲信号，可以实现对混凝土裂纹的实时分析和监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型实施例一中混凝土裂纹检测设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中裂纹传感器的一种布置方式；

图3是本实用新型实施例一中裂纹传感器的另一种布置方式；

图4是本实用新型实施例二中混凝土裂纹检测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供的混凝土裂纹检测设备，包括：信号源模块1、裂纹传感器2，数据采集模块3和数据分析模块4。信号源模块1与裂纹传感器连接2，并向裂纹传感器2发送脉冲信号。裂纹传感器2，如图2所述，可以通过粘接方式固定在混凝土构件5表面的，也可以如图3所示预埋在混凝土构件5中。数据采集模块3分别与裂纹传感器2和数据分析模块4连接，采集在裂纹传感器2传输的脉冲信号，并将采集到的脉冲信号发送至数据分析模块4。本实施例中的裂纹传感器为光纤裂纹传感器。当裂纹传感器置于混凝土的表面时，如图2所述，要将光纤包裹在由聚酯纤维或环氧树脂或聚氯乙烯制成的管中，并通过粘接剂将裂纹传感器2粘接于混凝土构件5的表面。由于，当混凝土中产生裂纹时，会造成置于混凝土表面或埋于其中的光纤传感器，并引起光纤损失。利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射，瑞利背向散射的密集程度直接和向前发射的光线密集程度成正比，沿着光纤通过光时路反射原理可以被测量出来。由此，可以测得当瑞利背向散射信号穿过裂纹时会产生一个非常大的落差。基于光在光纤中的传输速度是固定的，根据瑞利背向散射信号发生的时间，数据分析模块4可以根据数据采集模块3 所采集到的在光纤传感器中传输的脉冲信号在遇到裂纹时导致的变化，例如，数据采集模块3采集到的瑞利背向散射强度和双对达到时间，计算出裂纹的位置。并且瑞利背向散射信号穿过裂纹时产生的落差的大小与裂纹的开口大小是相对应的，因此，数据分析模块4还可以根据所述落差的大小，确定裂纹的宽度尺寸。信号源模块1可以连续地向裂纹传感器2发送脉冲信号，从而实现对混凝土裂纹的实时分析和监控；信号源模块1也可以按照设定的时间间隔，定期地向裂纹传感器2发送脉冲信号，例如，每十秒钟发射一次。本实用新型对此不作具体限定。

根据检测范围的需要，可以将多个裂纹传感器2串联连接。数据采集模块3可以通过无线传输方式向数据分析模块4发送采集到的脉冲信号。

由于混凝土中裂纹的开裂方向通常是可以预知的，因此，在布置裂纹传感器2时(置于混凝土表面或埋入混凝土中)，可以将裂纹传感器布置成与裂纹的开裂方向成一定角度。

实施例二

如图4所示，本实用新型实施例提供的另一种混凝土裂纹检测设备，还包括与数据分析模块4连接的报警模块6。数据分析模块4将检测到的混凝土中是否有裂纹和/或裂纹的位置和/或裂纹宽度等信息发送至报警模块5。报警模块5根据设定的条件报警，例如，检测裂纹时报警，或者，裂纹的宽度大于设定的阈值时报警。可以根据需要设定报警模块5的报警条件，本实用新型对此不作具体限定。

本实用新型提供的一种混凝土裂纹检测设备，通过信号源模块向置于混凝土表面或其内部的裂纹传感器发送脉冲信号，并通过数据采集模块采集在裂纹传感器中传输的脉冲信号，并发送至数据分析模块进行分析处理，实现对混凝土中的裂纹的检测。该设备可以实时在线监测混凝土结构的状态，在裂纹非常小甚至肉眼不可见的时，就能发现裂纹，并且报警；因此，可以及时对裂纹进行修复；把损失和修复成本降到最低。此外，对于人力不便于到达的地方也可以做到随时监测，节约了人工成本。并且，用光纤检测混凝土中的裂纹时，光纤不受内部材料结构影响。

本实用新型所提供的混凝土裂纹检测设备，不需要提前得知混凝土中裂纹的具体位置，通过分析在光纤中传输的脉冲信号就能够量化将裂缝的位置和大小。并且可以对任何新产生的裂缝和裂缝扩展提供了实时定量测量。

本实用新型所提供的混凝土裂纹检测设备，通过信号源模块连续地向裂纹传感器发送脉冲信号，可以实现对混凝土裂纹的实时分析和监控。

本实用新型实施例还提供一种混凝土裂纹检测系统，包括如上所述的混凝土裂纹检测设备。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种混凝土裂纹检测设备，其特征在于，包括：信号源模块、裂纹传感器、数据采集模块和数据分析模块；所述裂纹传感器置于混凝土构件的表面或埋于混凝土构件中；所述信号源模块与所述裂纹传感器连接并向所述裂纹传感器发送脉冲信号；所述数据采集模块分别与所述裂纹传感器和所述数据分析模块连接；所述数据采集模块将从所述裂纹传感器采集的脉冲信号发送至所述数据分析模块；所述数据分析模块对接收到的所述脉冲信号进行分析处理，进而检测混凝土构件中的裂纹。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述裂纹传感器为多个，且多个所述裂纹传感器串联连接。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述裂纹传感器为分布式光纤裂纹传感器。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数据采集模块测量瑞利背向散射强度和双对到达时间。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数据采集模块通过无线传输方式发送脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述数据分析模块连接，当检测到混凝土构件中的裂纹或者裂纹的尺寸超过设定的阈值时，所述报警模块报警。

7.一种混凝土裂纹检测系统，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的混凝土裂纹检测设备。

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