RU2805032C1 - Радиолокационный способ контроля бетонных сооружений - Google Patents
Радиолокационный способ контроля бетонных сооружений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805032C1 RU2805032C1 RU2023111960A RU2023111960A RU2805032C1 RU 2805032 C1 RU2805032 C1 RU 2805032C1 RU 2023111960 A RU2023111960 A RU 2023111960A RU 2023111960 A RU2023111960 A RU 2023111960A RU 2805032 C1 RU2805032 C1 RU 2805032C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- transmitter
- thickness
- distance
- concrete structures
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: для контроля бетонных и железобетонных сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что контролируемый участок зондируют непрерывными электромагнитными радиоимпульсами высокой частоты по двум независимым каналам, отраженные от задней стенки сигналы принимаются с фиксацией времени между зондирующим и отраженными сигналами - время задержек τ1 и τ2 и, зная расстояние между передатчиком и первым и вторым приемниками B1 и В2, а также скорость распространения электромагнитной волны в бетоне Сбет, определяют толщину бетона Н по заданной математической формуле. Технический результат: обеспечение возможности контроля бетонных и железобетонных сооружений большой толщины. 2 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля (НК) качества бетонных и железобетонных конструкций в процессе эксплуатации.
Общеизвестные методы НК:
- Ультразвуковые
- Магнитные
- Механические
- Радиографические
- Резонансные.
Наиболее распространены ультразвуковые (акустические) методы контроля, см. патенты РФ №2004106290, №2645903, №2156452, №2442153, №2279069 и др.
Все они имеют свои достоинства и недостатки. Общим недостатком является недостаточная глубина проникновения в контролируемую среду, так, например, измерить толщину бетонной (железобетонной) стенки величиной 0,5-1,0 м практически невозможно. В действительности в строительной индустрии наступила «инженерная необходимость» мониторинга бетонных сооружений как долгосрочного, так и текущего.
В предлагаемом изобретении применен радиолокационный метод НК. Автор утверждает, что в известных источниках этот метод (способ) не обнаружил (для контроля бетонных, железобетонных и гидротехнических сооружений). Конечно, известны георадары, но их принцип работы коренным образом отличается от предложенного.
Геолокаторы основаны на применении широкополосных с ЛЧМ. Они обладают высокой разрешающей способностью и высокое угловое разрешение, но недостаточный радиус проникновения в контролируемую среду. Это все для классической радиолокации, но для бетона это не нужно.
В предлагаемом техническом решении применена внутренняя когерентность способа и (при необходимости) быстрое получение голографического синтеза 3D изображения при подключении ПК, т.е. возможность получения внутреннего строения бетона: сколы, трещины, внутренние напряжения, инородные и пр., а при соответств. СПО можно определять расположение железной арматуры и ее отклонения от нормы.
Технической задачей изобретения является обеспечение мониторинга контролируемых бетонных конструкций, тем самым повышение надежности эксплуатации конструктивных сооружений и конструкций.
Технический результат достигается за счет применения РЛС с непрерывным зондирующим ВЧ-сигналом с разными частотами во времени, приема отраженных от контролирующего материала по двум разнесенным каналам и их цифровой обработке.
Для решения поставленной задачи предлагается радиолокационный способ контроля бетонных и железобетонных сооружений, основанный на программно-аппаратном методе с разнесенными приемными антеннами, характеризующийся тем, что контролируемый участок зондируют непрерывными электромагнитными радиоимпульсами высокой частоты по двум независимым каналам, отраженные от задней стенки сигналы принимаются с фиксацией времени между зондирующим и отраженными сигналами - время задержек τ1 и τ2 и, зная расстояние между передатчиком и первым и вторым приемниками B1 и В2, а также скорость распространения электромагнитной волны в бетоне ≈ Сбет, вычисляем толщину бетона Н по формуле
где
Н - толщина стенки;
B1 - расстояние от передатчика до первого приемника;
В2 - расстояние от передатчика до второго приемника;
А0 - отношение задержек .
На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, на которой изображено:
1 - передатчик зондирующих сигналов
2 - первый приемник отраженных сигналов
3 - второй приемник отраженных сигналов
4 - блок обработки отраженных сигналов и синхронизации РЛС
5 - вычислитель измеряемых параметров (ВИП)
6 - специальное программное обеспечение (СПО)
блок питания условно не показан.
Схема имеет следующие соединения.
Передатчик 1 через свою антенну зондирующими лучами и отраженными лучами I1 и I2 соединен с первым и вторым приемником 2 и 3 соответственно, выходы которых соединены блоком обработки 4 и далее с вычислителем 5, информационный выход которого соединен с ЖКИ и принтером (на схеме условно не показаны) СПО 6 соединено с вычислителем 5 двунаправленной шиной Ш.
На фиг. 2 показан ход лучей в бетоне и мерные базы между передатчиком и приемниками.
Схема работает следующим образом. В основу измерения толщины бетонной стенки (далее бетона) предложен радиолокационный способ на основе одного зондирующего канала и двух приемных с вычислением задержек относительно зондирующего сигнала, которые пропорциональны толщине бетона. Особенность идеи - это максимальная простота РЛС, при высокой эффективности. Зондирующий непрерывный гармонический сигнал излучается под углом от передней плоскости (стенки) бетона, отражается от задней плоскости (стенки) и принимается разнесенными на небольшой интервал двумя приемниками, усиливается, фильтруется и по двум каналам поступает на блок обработки, где определяется время задержек τ1 и τ2, а затем, зная скорость распространения электромагнитной волны в бетоне и углы отражения ее от поверхностей бетона, вычисляется толщина бетона Н и влажность ε по выражениям:
из схемы на фиг. 2 получаем
Время задержки сигналов 1 и 2
τзад1 и τзад2 - измеряемые параметры по 1 и 2 каналам локации.
Поделим (3 на (2) и подставим l1 и l2 (1,2) получим
Обозначим
Тогда из (6) получим
Итак: измерение Н не зависит от Сбет, а определяется только значением
Вычисляем Сбет
Подставляя в выражения 1 и 2 вычисленные по (8) значения Н и далее эти значения С2 и C1 в выражение (9) получим оценку Сбет и собственно ε бетона
Итак, измеряем τзад2, τзад1 и Δτ, по ним независимо вычисляем Н, Сбет. По Сбет вычисляем ε и, следовательно, влажность бетона.
Предполагаемые характеристики
1. Измеряемые параметры
1.1. - толщина бетона при одностороннем доступе. Диапазон измерения 10 см÷3 м.
1.2. - ε бетона (влажность)
Погрешность измерения, исходя из требований измерения толщины ~ 1÷2%
(радиочастотная влагометрия)
2. Принцип работы:
Зондирование бетонных конструкций (ППРЛ) двумя независимыми каналами ППРЛ: стенке-отображение от задней стенки причем в двух разнесенных точках фиг. 1
Общие положения по параметрам аппаратуры
*Большое затухание при высокой влажности вынуждает использовать относительно низкие зондирующие частоты: 30÷100 МГц
*Цель одна - задняя стенка - поэтому высокое разрешение не требуется и можно использовать для измерения задержек узкополосные (одна частота) сигналы и фазовые методы измерения задержек.
*Желателен прямой контакт антенн дефектоскопа с бетоном. Наиболее подходят для этого магнитные антенны возможно перестраиваемые по частоте при выборе частоты зондирования. (Важно учитывать влияние среды на параметры антенн, особенно фазовых характеристик).
*Можно измерять на нескольких несущих частотах последовательно. При этом выделяются частотные характеристики ε и затухания в бетоне.
Надо связать важность этих характеристик для контроля бетона.
*Для измерения фазы и затухания можно использовать алгоритмы квадратурной обработки.
Claims (6)
- Радиолокационный способ контроля бетонных и железобетонных сооружений, основанный на программно-аппаратном методе с разнесенными приемными антеннами, характеризующийся тем, что контролируемый участок зондируют непрерывными электромагнитными радиоимпульсами высокой частоты по двум независимым каналам, отраженные от задней стенки сигналы принимаются с фиксацией времени между зондирующим и отраженными сигналами - время задержек τ1 и τ2 и, зная расстояние между передатчиком и первым и вторым приемниками B1 и В2, а также скорость распространения электромагнитной волны в бетоне ≈ Сбет, вычисляем толщину бетона Н по формуле
- где
- Н - толщина стенки;
- B1 - расстояние от передатчика до первого приемника;
- В2 - расстояние от передатчика до второго приемника;
- А0 - отношение задержек .
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805032C1 true RU2805032C1 (ru) | 2023-10-10 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1739265A1 (ru) * | 1989-12-27 | 1992-06-07 | Московский Институт Электронного Машиностроения | Способ обнаружени неоднородностей и дефектов в диэлектрических материалах |
RU2065608C1 (ru) * | 1993-01-18 | 1996-08-20 | Владимир Викторович Бредихин | Способ определения прочности бетона |
EP1310792A2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Apparatus and method for non-destructive inspection of concrete structures |
SU1840009A1 (ru) * | 1978-01-13 | 2006-06-27 | Закрытое акционерное общество Московское научно-производственное объединение "СПЕКТР" | Способ обнаружения пустот в строительных объектах |
RU2737415C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2020-11-30 | Просек Са | Зондирование конструкции из бетона при помощи электромагнитных волн |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1840009A1 (ru) * | 1978-01-13 | 2006-06-27 | Закрытое акционерное общество Московское научно-производственное объединение "СПЕКТР" | Способ обнаружения пустот в строительных объектах |
SU1739265A1 (ru) * | 1989-12-27 | 1992-06-07 | Московский Институт Электронного Машиностроения | Способ обнаружени неоднородностей и дефектов в диэлектрических материалах |
RU2065608C1 (ru) * | 1993-01-18 | 1996-08-20 | Владимир Викторович Бредихин | Способ определения прочности бетона |
EP1310792A2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Apparatus and method for non-destructive inspection of concrete structures |
RU2737415C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2020-11-30 | Просек Са | Зондирование конструкции из бетона при помощи электромагнитных волн |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1407254B1 (en) | Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance | |
US9612147B2 (en) | Radar level gauge system with multiple receiver branches | |
US5315258A (en) | Method and apparatus for determining the moisture content of a material | |
US7936301B2 (en) | Stepped frequency radar | |
CN108490068A (zh) | 超声平面波扫描式多相流可视化测量装置 | |
CA2236109C (en) | Arrangement for measuring thickness of a medium | |
CN109405671B (zh) | 一种燃烧转爆轰波速测量装置 | |
JP5197461B2 (ja) | 対象物中の誘電率算出装置及び誘電率算出方法 | |
WO2020113671A1 (zh) | 一种使用太赫兹电磁波检测物体的电磁特性的系统及方法 | |
JPS6236527B2 (ru) | ||
RU2805032C1 (ru) | Радиолокационный способ контроля бетонных сооружений | |
Chufo et al. | A radar coal thickness sensor | |
CN104977311A (zh) | 雷达型微波测水仪器 | |
JP2011047763A (ja) | 超音波診断装置 | |
Florentino et al. | Implementation of a ground based synthetic aperture radar (GB-SAR) for landslide monitoring: system description and preliminary results | |
EP1017996B1 (en) | Nondestructive testing of dielectric materials | |
CN104964991A (zh) | 用于雷达型微波测水仪器的微波雷达主机 | |
Shulgina et al. | Distance determination based on dual frequency method with phase correction | |
CN204705599U (zh) | 雷达型微波测水仪器 | |
Kartashev et al. | Effective ultrasonic flaw detection method | |
Wanis | Design and applications of a vertical beam in acoustic Doppler current profilers | |
RU2442154C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля структуры материала | |
Bazulin et al. | Simultaneous measurement of the velocity of an ultrasonic shear wave and the thickness of a test object with plane-parallel boundaries using two antenna arrays | |
JP3156012B2 (ja) | コンクリート構造物の厚さ測定方法 | |
Sporer et al. | Underwater interferometric radar sensor for distance and vibration measurement |