WO2005050189A1 - Device and method for the detection of defects in reinforcements of concrete components - Google Patents

Device and method for the detection of defects in reinforcements of concrete components Download PDF

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WO2005050189A1
WO2005050189A1 PCT/DE2004/002591 DE2004002591W WO2005050189A1 WO 2005050189 A1 WO2005050189 A1 WO 2005050189A1 DE 2004002591 W DE2004002591 W DE 2004002591W WO 2005050189 A1 WO2005050189 A1 WO 2005050189A1
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coil
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Lothar Zipser
Wilfried Heimke
Gert Hohndorf
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Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
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Definitions

  • the invention relates to a device for detecting defects in reinforcements of concrete components, consisting of a generator for generating electrical current pulses, an electromagnetic coil connected to the generator, a vibration sensor and a signal analyzer which is connected to the vibration sensor and which Vibration sensor evaluates transmitted reflection signals, and a method for detecting defects.
  • the area of application is the monitoring of the integrity or degree of wear of concrete components and the non-destructive location and determination of cracks or breaks in the reinforcement in concrete components.
  • Conventional devices and arrangements in use for locating fractures in tendons in concrete components work, for example, with magnetic same elements that are generated by yoke magnets on the concrete surface and used to magnetize the component reinforcement.
  • the resulting stray field and in particular its anomalies on the defects is measured by magnetic field sensors on the surface either in the active field or in the residual field after the electromagnet has been switched off.
  • the distance between the test head - electromagnet with magnetic field sensors - and the test object - prestressing steel - is in the decimeter range and therefore requires high field strengths for magnetization and sensitive measuring probes for the detection of stray field changes.
  • ferromagnetic shields for example cladding tubes and interferences caused by reinforcement near the smile, especially flaccid reinforcement, the signal component of which must be suppressed.
  • this requires, above all, various types of processing of the measurement signal, for example multi-stage magnetization, difference formation, and filters for reliably finding a breakpoint peak.
  • a method for determining the position of a breaking point of a prestressing steel in a prestressed concrete component which is described in the publication DE 39 23 377 Cl. If the orientation is known, the prestressing steel is embedded in the concrete of the concrete component directly or with a dielectric covering. The prestressing steel is first magnetized by a magnetizing coil. The prestressed concrete component is then scanned along the extent of the prestressing part using a magnetization measuring probe. A dipole formation from permanent magnetism is determined as a criterion for the breaking point.
  • the device is used for acoustic troubleshooting in the concrete component and for measuring reflection signals after an electromagnetic force pulse has been triggered.
  • the position of a crack in a conductor protruding from the concrete component is determined by arranging a coil on the surface of the concrete component, whereby magnetic field pulses are generated in the coil by triggering current pulses, which induce an eddy current in the conductor and the conductor is excited by the force of the interaction between the eddy current and the magnetic field pulses in such a way that a sound bang occurs, the acoustic signals being converted into electrical signals by a sound transducer attached to the projecting conductor, and the presence of a risk due to comparable changes in intensity of the electrical signals - It can be determined in the conductor.
  • the position of the coil on the surface of the concrete component can also be changed are, the changed signals from the sound transducer can be measured in relation to a change in the coil position.
  • the coil is placed on the surface of the concrete components and the conductor has to pass through the concrete part in order to receive clear signals about the defects.
  • the entire length of the reflection signals are provided for evaluation in a long-term window.
  • the long-term window is predetermined in such a way that the entire reflection signal is received. It is therefore also difficult to find out the differences between defective reflection signals and defect-free reflection signals in order to be able to determine the defects. Not only is there a time-consuming but also a costly evaluation.
  • the concrete body is scanned by means of pulses in microseconds to seconds using acoustic signals of a predetermined frequency band from a portable pulse transmitter that is connected to a generator.
  • a receiver transducer is in permanent contact with the surface of the concrete body in order to detect the acoustic signals.
  • a synchronization signal from the generator is applied to an analyzer.
  • the analyzer the signals from the generator and from the receiver converter transmitted by the amplifier-amplified signals are compared according to the signal processing methods and displayed.
  • a computer is connected to the analyzer for evaluation. Defects in the concrete can be recognized in the display.
  • a further method and an arrangement for monitoring pressure-loaded concrete boilers are described in the publication WO 02/25316, where steel reinforcement may be located in the concrete boiler, the defects in the boiler wall and the reinforcement being to be determined acoustically.
  • the acoustic signals can have their cause in pressure accidents with and on the boiler as well as in earthquakes.
  • a recording computer connected via at least one line to at least one acoustic sensor contains an evaluation device which works according to signal processing methods.
  • the prestressed concrete line representing a hollow cylindrical concrete body which is firmly reinforced with a tension wire.
  • An arrangement for generating elastic waves is attached to the surface of the concrete component.
  • the elastic waves are generated in the concrete component by an automatically operated hammer.
  • the evaluation takes place by comparing the correlations in an evaluation computer.
  • the invention has for its object to provide a device and a method for detecting defects in reinforcements of concrete components, which are designed in such a way that the reflection signals of other existing interfaces within the concrete component and on the concrete component itself are largely ignored.
  • the vibration sensor can be arranged together with the air coil successively by a defined distance ⁇ x to the course of the reinforcement on the surface of the concrete component, preferably linearly and / or radially.
  • the surface of the concrete component can be subdivided into a predetermined grid ⁇ XJ * ⁇ J for grid-shaped scanning / scanning by means of the predetermined arrangement of air coil and vibration sensor.
  • the air coil and at least one vibration sensor can form a fixed connection in a coil-visual vibration sensor arrangement, in which at least one distance adjusting device can optionally be introduced, with which the distance d can be adjusted.
  • the air coil can preferably be connected to a coil holder and an associated distance adjuster, with which the distance a to the surface of the concrete component can be adjusted.
  • the vibration sensors preferably have an upper limit frequency of at least 5 kHz.
  • the vibration sensor (s) can be arranged at the positions x ⁇ fixed on the concrete component and / or without contact with the concrete component.
  • a plurality of vibration sensors can be arranged in a triangular or radiation-like or other geometric formation with respect to the air coil.
  • a vibration module, a memory module, a correlation module as a calculation module, a comparison module and an evaluation module can be arranged / connected downstream of the vibration sensors in the order mentioned, the modules of a control and computer unit - a computer unit - , provided with a display unit, are assigned.
  • Interchangeable coils with different coil geometries can be provided for the arrangement of the air coil and the vibration sensor, the windings preferably being wound spirally in one plane or over a triangular body.
  • the device according to the invention can preferably be used as a mobile unit - e.g. with a generator, at least one coil vibration sensor arrangement, a computer unit including the modules.
  • both the training and the electromotive gnetic implementation of a current pulse i (t) within a concrete component as well as the recording of a reflection signal by at least one vibration sensor within a short-term window specified by the signal analyzer ⁇ t F t ⁇ - to for each defined displacement ⁇ x of an arrangement of air coil and vibration sensor, with one being carried out
  • the current pulse i (t) is triggered with a maximum current strength ⁇ m ⁇ of at least 500 amperes and a pulse rise time ⁇ t a of a maximum of two milliseconds above the surface of the concrete component, a short measurement time with a measuring time end t 2 of the recorded reflection signal after a dead time ⁇ fcr ⁇ i-to and the dead time ⁇ t_ is in the range from 40 ⁇ s to 120 ⁇ s.
  • the air coil and the vibration sensor are moved to a position by the defined distance ⁇ x in centimeter range shifted and then again a short current pulse i (t) triggered by the generator and the output signal y ⁇ + ⁇ (t) of the vibration sensor recorded via the gate module and stored by the memory module and the cycle of shifts to the positions Xj., i > l and the measurement signal storage n (n> 4) Repeated times until the area to be examined of length L ⁇ n * ⁇ x or the predetermined grid of the concrete component has been covered.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for detection of de ects in the reinforcement of concrete components with a module detailing of the signal analyzer and
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the device with a coil vibration sensor arrangement according to FIG. 1.
  • the device 1 shows a schematic representation of the device 1 according to the invention for detecting defects in the reinforcement of concrete components, the device 1 essentially consisting of a generator 3 for generating electrical current pulses i (t), an electromagnetic one connected to the generator 3 Coil 4, a vibration sensor 5 and a signal analyzer 2, which is connected to the vibration sensor 5 and evaluates the reflection signals transmitted by the vibration sensor 5.
  • the vibration sensor 5 can, as shown in FIG. 1, be arranged together with the air coil 4 successively by the defined distance ⁇ x parallel to the course of the reinforcement 9 on the surface 14 of the concrete component 6.
  • the surface 14 of the concrete component 6 can, according to the existing reinforcement 9, also be subdivided into a marked displacement grid ⁇ I * ⁇ XJ (not shown) for grid-shaped scanning by means of the arrangement of the air coil 4 and the vibration sensor 5.
  • the specified displacement distance ⁇ x or the displacement grid dimension ⁇ X A * ⁇ J and a fixed short-term window ⁇ t Ff in which the starting time t 0r contains the pulse rise time ⁇ t A , the dead time ⁇ t x and the short measuring time ⁇ tu, as well as the distance a and the distance d are dimensioned in such a way that they are matched to one another in such a way that short travel times for the reflection signals are provided within the concrete component 6 and thus also disturbing reflection signals, in particular caused by reflecting interfaces within the I
  • Concrete component 6 and on the concrete component 6 are largely disregarded in the measured value recording within the short measuring time ⁇ t M and the investigation is mainly concentrated on the reinforcement 9.
  • the air coil 4 and at least one vibration sensor 5 can form a compact coil vibration sensor arrangement 8, in which at least one distance adjusting device 11 can optionally be introduced, with which the distance d can be adjusted ,
  • the air coil 4 can also be connected to a coil holder 12 and an associated distance adjuster 13, with which the distance a of the coil end 7 facing the component to the surface 14 of the concrete component 6 can be adjusted. By setting the distance a in the centimeter range, a non-destructive examination of the concrete component 6 is guaranteed.
  • the vibration sensors 5 have an upper limit frequency of at least 5 kHz.
  • a plurality of vibration sensors 5 can be arranged at different positions x at defined distances d ⁇ , d 2 ... ds from the air coil 4 and at the same distances d ⁇ , d 2 ... d s from one another by the same Distance values ⁇ x can be arranged displaceably.
  • these can be arranged to form an air coil 4 in a triangular or radiation-like or other geometric formation.
  • a vibration module 21, a memory module 22, a correlation module 23 as a calculation module, a threshold value comparison module 24 and an evaluation module 25 can preferably be used for the vibration sensor / sensors 5 for an evaluation method order mentioned / downstream, the modules 21 to 25 can be assigned to a control and control unit, optionally provided with a display unit.
  • bare coils with different coil geometry may be provided, the windings preferably being wound spirally in one plane or over a triangular body.
  • the device 1 according to the invention can preferably be designed as a mobile unit - with a generator 3, at least one coil vibration sensor arrangement 8, a computer including the modules 21 to 25.
  • both the formation and the electromagnetic conversion of a current pulse i (t) within a concrete component 6 and the recording of a reflection signal by at least one vibration sensor 5 within one of the signal analyzer 2 predetermined short time window .DELTA.t F t 2 -to for each fixed displacement Ax of an arrangement of air coil 4 and vibration sensor 5 is performed, wherein a generator 3 at the start time t 0 of the current i pulse i (t) with a maximum current x m x of at least 500 amperes and a pulse rise time ⁇ t R of a maximum of two milliseconds above the surface 14 of the concrete component 6 is triggered, a short measurement time with a measurement time end t 2 of the recorded reflection signal after a dead time is set and the dead time ⁇ t B is in the range from 40 ⁇ s to 120 ⁇ s.
  • the air coil 4 and the vibration sensor 5 are shifted by a defined distance ⁇ x in the centimeter range to another position x +1 , in which case a short current pulse i (t) is again triggered by the generator 3 and the output signal yi + ⁇ (t) of the vibration sensor 5 are recorded via the gate module 21 and stored by the memory module 22 and the cycle of shifts to the positions x 1, i> l and the measurement signal storage is repeated n (n> 4) times until the area of length L to be examined ⁇ n * ⁇ x or in accordance with the predetermined grid dimension of the concrete component 6 is swept.
  • the invention makes it possible to ensure a non-destructive examination of reinforcements, in particular in permanently loaded concrete components.
  • the invention also opens up the possibility that not only metallic reinforcements but also non-metal reinforcements in concrete components can be examined for defects.

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Abstract

The invention relates to a device and method for the detection of defects in reinforcements of concrete components. Said device comprises a generator for generating electrical current pulses, an electromagnetic coil that is connected to the generator, a vibration sensor, and a signal analyzer which evaluates the reflection signals transmitted by the vibration sensor. The aim of the invention is to find a simple way to be able to largely disregard the reflection signals of other boundary surfaces located within and on the concrete component. Said aim is achieved by having the signal analyzer (2) perform a short test period (<TM=t2<->t1) evaluation, said signal analyzer (2) being provided with at least one gate module (21) which opens following a dead time ?tT=t1-t0 between the starting time t0 of the current pulse i(t) and the beginning of the test period t1, a memory module (22), a computing module (23), a comparative module (24), and an evaluation module (25) for representing defects (10), said modules (21 to 25) being interconnected. Furthermore, the electromagnetic coil (4) is configured as an air core inductor that is disposed at a predefined distance (a) in the centimeter range from the surface (14) of the concrete component (6) while at least one vibration sensor (5) is arranged at a predefined distance (d) from the air core inductor (4) to which positions xi, i=1...n are allocated in relation to the concrete component (6), the vibration sensor (5) and the air core inductor (4) being positioned at a fixed distance (d) from each other while being successively movable by at least one defined distance ?x from position xi to position xi+1.

Description

Einrichtung und Verfahren zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Betonbauteilen Device and method for the detection of defects in reinforcements of concrete components
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrif t eine Einrichtung zur Erkennung von De- fekten in Bewehrungen von Betonbauteilen, bestehend aus einem Generator zur Erzeugung elektrischer Stromimpulse, einer an den Generator angeschlossenen elektromagnetischen Spule, einem Schwingungsaufnehmer und einem Signalanalysator, der mit dem Schwingungsaufnehmer in Verbindung steht und die vom Schwingungsaufnehmer übermittelten Reflexionssignale auswertet, und ein Verfahren zur Erkennung von Defekten. Das Anwendungsgebiet ist die Überwachung der Unversehrtheit oder des Verschleißgrades von Betonbauteilen und die zerstörungsfreie Ortung und Ermittlung von Rissen oder Brüchen an der Bewehrung in Betonbauteilen.The invention relates to a device for detecting defects in reinforcements of concrete components, consisting of a generator for generating electrical current pulses, an electromagnetic coil connected to the generator, a vibration sensor and a signal analyzer which is connected to the vibration sensor and which Vibration sensor evaluates transmitted reflection signals, and a method for detecting defects. The area of application is the monitoring of the integrity or degree of wear of concrete components and the non-destructive location and determination of cracks or breaks in the reinforcement in concrete components.
Dauerbelastungen kann in der Bewehrung insbesondere in Spannbetonkonstruktionen zum plötzlichen Bruch und damit zum Versagen des Betonbauteils führen. Der zerstörungsfreien Überprüfung der Bewehrung kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu.Continuous loads in the reinforcement, particularly in prestressed concrete structures, can lead to sudden breakage and thus to failure of the concrete component. The non-destructive inspection of the reinforcement is therefore of particular importance.
Herkömmliche, im Einsatz befindliche Geräte und Anordnungen zur Ortung von Bruchstellen in Spanngliedern in Betonbauteilen arbeiten z.B. mit magnetischen Gleich eldern, die von Joch-Magneten an der Betonoberfläche erzeugt und zur Magnetisierung der Bauteil-Bewehrung genutzt werden. Das dadurch entstehende Streufeld und insbesondere dessen Anomalien an den Defekten wird durch Magnetfeldsensoren an der Oberfläche entweder im aktiven Feld oder im Restfeld, nach Abschalten des Elektromagneten, gemessen. Der Abstand zwischen dem Prüf- kopf - Elektromagnet mit Magnetfeldsensoren - und dem Prüfling - Spannstahl - liegt im Dezimeterbereich und erfordert daher hohe Feldstärken zur Magnetisierung und empfindliche Messsonden zum Nachweis der Streufeldänderungen. Hinzu kommen ferromagnetisαhe Abschirmungen, z.B. Hüllrohre und Störungen durch eine ober lächennahe, insbesondere schlaffe Bewehrung, deren Signalanteil unterdrückt werden rαuss. Das erfordert neben schweren Elektromagneten vor allem verschiedenartige Verarbeitungen des Messsignals, z.B. Mehrstufen-Magnetisierung, Differenzbildung, Filtern zum sicheren Auffinden eines Bruch- stellen-Peaks . Dem zuzuordnen ist ein Verfahren zur Ermittlung der Lage einer Bruchstelle eines Spannstahls in einem Spannbetonbauteil, das in der Druckschrift DE 39 23 377 Cl beschrieben ist. In dem Beton des Betonbauteils ist der Spannstahl bei bekannter Orientierung unmittelbar oder mit dielektrischer Umhüllung eingebettet. Der Spannstahl wird durch eine Magnetisierungsspule zunächst magnetisiert. Danach wird mit einer Magnetisierungsmesssonde das Spannbetonbauteil längs der Erstreckung des Spannteils abgefragt. Eine Dipolbildung aus re- manentem Magnetismus wird als Kriterium für die Bruchstelle ermittelt.Conventional devices and arrangements in use for locating fractures in tendons in concrete components work, for example, with magnetic same elements that are generated by yoke magnets on the concrete surface and used to magnetize the component reinforcement. The resulting stray field and in particular its anomalies on the defects is measured by magnetic field sensors on the surface either in the active field or in the residual field after the electromagnet has been switched off. The distance between the test head - electromagnet with magnetic field sensors - and the test object - prestressing steel - is in the decimeter range and therefore requires high field strengths for magnetization and sensitive measuring probes for the detection of stray field changes. In addition, there are ferromagnetic shields, for example cladding tubes and interferences caused by reinforcement near the smile, especially flaccid reinforcement, the signal component of which must be suppressed. In addition to heavy electromagnets, this requires, above all, various types of processing of the measurement signal, for example multi-stage magnetization, difference formation, and filters for reliably finding a breakpoint peak. Associated with this is a method for determining the position of a breaking point of a prestressing steel in a prestressed concrete component, which is described in the publication DE 39 23 377 Cl. If the orientation is known, the prestressing steel is embedded in the concrete of the concrete component directly or with a dielectric covering. The prestressing steel is first magnetized by a magnetizing coil. The prestressed concrete component is then scanned along the extent of the prestressing part using a magnetization measuring probe. A dipole formation from permanent magnetism is determined as a criterion for the breaking point.
Eine andere Einrichtung zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen in Betonbauteilen ist in der Druckschrift WO 02/40959 AI beschrieben. Mit der Einrichtung erfolgt eine akustische Fehlersuche im Betonbauteils und eine Messung von Reflexionssignalen nach Auslösen eines elektromagnetischen Kraftimpulses. Die Lage eines Risses in einem aus dem Betonbauteil herausragenden Leiter wird dadurch bestimmt, dass an der Ober- fläche des Betonbauteils eine Spule angeordnet wird, wobei durch Auslösen von Stromimpulsen in der Spule Magnetfeldimpulse erzeugt werden, die in dem Leiter einen Wirbelstrom induzieren und der Leiter durch die Kraft der Wechselwirkung zwischen dem Wirbelstrom und den Magnetfeldimpulsen derart erregt wird, dass ein Schallknall entsteht, wobei die akustischen Signale von einem an dem herausragenden Leiter angebrachten Schallwandler in elektrische Signale umgewandelt wird und wobei aufgrund von vergleichbaren Intensitätsänderungen der elektrischen Signale das Vorhandensein eines Ris- ses in dem Leiter festgestellt werden kann. Auch kann die Lage der Spule auf der Oberfläche des Betonbauteils geändert werden, wobei die geänderten Signale aus dem Schallwandler in Bezug auf einer Änderung der Spulenlage gemessen werden können.Another device for detecting defects in reinforcement in concrete components is described in the publication WO 02/40959 AI. The device is used for acoustic troubleshooting in the concrete component and for measuring reflection signals after an electromagnetic force pulse has been triggered. The position of a crack in a conductor protruding from the concrete component is determined by arranging a coil on the surface of the concrete component, whereby magnetic field pulses are generated in the coil by triggering current pulses, which induce an eddy current in the conductor and the conductor is excited by the force of the interaction between the eddy current and the magnetic field pulses in such a way that a sound bang occurs, the acoustic signals being converted into electrical signals by a sound transducer attached to the projecting conductor, and the presence of a risk due to comparable changes in intensity of the electrical signals - It can be determined in the conductor. The position of the coil on the surface of the concrete component can also be changed are, the changed signals from the sound transducer can be measured in relation to a change in the coil position.
Ein Problem besteht darin, dass die Spule auf die Oberfläche der Betonbauteile aufgelegt und der Leiter durch das Betonteil hindurchgehen muss, um eindeutige Signale über die Defekte zu erhalten. Außerdem werden die Reflexionssignale in ihrer ganzen zeitlichen Länge in einem Langzeitfenster zur Auswertung vorgesehen. Das Langzeitfenster ist derart gedehnt vorgegeben, bis jeweils das gesamte Reflexionssignal eingegangen ist. Somit ist es auch schwierig, die Unterschiede zwischen defekthal igen Reflexionssignalen und defektfreien Reflexionssignalen herauszufinden, um die Defekte feststellen zu können. Es liegt nicht nur eine zeitaufwendige, sondern auch eine kostenaufwendige Auswertung vor.One problem is that the coil is placed on the surface of the concrete components and the conductor has to pass through the concrete part in order to receive clear signals about the defects. In addition, the entire length of the reflection signals are provided for evaluation in a long-term window. The long-term window is predetermined in such a way that the entire reflection signal is received. It is therefore also difficult to find out the differences between defective reflection signals and defect-free reflection signals in order to be able to determine the defects. Not only is there a time-consuming but also a costly evaluation.
Des Weiteren ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Registrierung von Defekten in nichthomogenen Körpern, insbesonde- re in Beton-Körpern in der Druckschrift WO 92/08128 beschrieben. Der Beton-Körper wird mit akustischen Signalen eines vorgegebenen Frequenzbandes aus einem ortsveränderlichen Impulsübertrager, der mit einem Generator verbunden ist, mittels Impulsen in Mikrosekunden bis Sekunden abgetastet. Ein Empfänger-Wandler steht im festen Kontakt mit der Oberfläche des Beton-Körpers, um die akustischen Signale zu erfassen. Ein Synchronisationssignal aus dem Generator wird an einen Analysator gelegt. Im Analysator werden die Signale vom Generator und vom durch den Verstärker verstärkten Signale über- mittelten Empfänger-Wandler nach den Verfahren der Signalverarbeitung verglichen und zur Anzeige gebracht. Ein Computer ist zur Auswertung mit dem Analysator verbunden. In der Anzeige können Defekte im Beton erkannt werden.Furthermore, a method and an arrangement for registering defects in non-homogeneous bodies, in particular in concrete bodies, is described in the publication WO 92/08128. The concrete body is scanned by means of pulses in microseconds to seconds using acoustic signals of a predetermined frequency band from a portable pulse transmitter that is connected to a generator. A receiver transducer is in permanent contact with the surface of the concrete body in order to detect the acoustic signals. A synchronization signal from the generator is applied to an analyzer. In the analyzer, the signals from the generator and from the receiver converter transmitted by the amplifier-amplified signals are compared according to the signal processing methods and displayed. A computer is connected to the analyzer for evaluation. Defects in the concrete can be recognized in the display.
Ein weiteres Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung von druσkbelasteten Beton-Kesseln sind in der Druckschrift WO 02/25316 beschrieben, wobei sich im Beton-Kessel unter anderem eine Stahlbewehrung befinden kann, wobei die Defekte in der Kesselwandung und der Bewehrung akustisch festgestellt werden sollen. Die akustischen Signale können ihre Ursache in Druck-Unfällen mit und am Kessel sowie in Erdbeben haben. Ein über jeweils eine Leitung mit mindestens einem akustischen Sensor verbundener Aufzeichnungscomputer enthält eine Auswertungseinrichtung, die nach Verfahren der Signalverarbeitung arbeitet.A further method and an arrangement for monitoring pressure-loaded concrete boilers are described in the publication WO 02/25316, where steel reinforcement may be located in the concrete boiler, the defects in the boiler wall and the reinforcement being to be determined acoustically. The acoustic signals can have their cause in pressure accidents with and on the boiler as well as in earthquakes. A recording computer connected via at least one line to at least one acoustic sensor contains an evaluation device which works according to signal processing methods.
Ein Problem besteht darin, dass die Sensoren - Impulsübertrager - fest am Beton-Kessel montiert sind. Somit liegt hier nur eine ortsgebundene Einrichtung vor, die auf die Erkennung der Folgen von örtlichen Havarien ausgerichtet ist und keine vorsorgliche Überwachung auf Dauerbelastung vorsieht.One problem is that the sensors - pulse transmitters - are fixed to the concrete boiler. This means that there is only one location-based facility that is geared towards recognizing the consequences of local accidents and does not provide for precautionary monitoring for permanent exposure.
Ein anderes Verfahren zum Prüfen einer Spannbetonleitung ist in der Druckschrift WO 99/23485 angegeben, wobei die Spannbetonleitung einen hohlzylindrischen Betonkörper darstellt, der fest mit einem Spanndraht bewehrt ist. Auf der Oberfläche des Betonbauteils ist eine Anordnung zum Erzeugen von elastischen Wellen angebracht. Die elastischen Wellen werden im Betonbauteil von einem automatisch betätigbaren Hammer erzeugt. In einem bestimmten Abstand davon befindet sich mindestens ein Akustikmessfühler zur Registrierung der sich ausbreitenden Scherschallwellenkomponenten. Die Auswertung erfolgt durch einen Vergleich der Korrelationen in einem Auswertungscomputer.Another method for testing a prestressed concrete line is specified in the publication WO 99/23485, the prestressed concrete line representing a hollow cylindrical concrete body which is firmly reinforced with a tension wire. An arrangement for generating elastic waves is attached to the surface of the concrete component. The elastic waves are generated in the concrete component by an automatically operated hammer. At a certain distance from it there is at least one acoustic sensor for registering the propagating shear sound wave components. The evaluation takes place by comparing the correlations in an evaluation computer.
Ein Problem besteht darin, dass mit dem Einsatz eines auf das Betonbauteil aufschlagenden Hammers eine zerstörungsfreie Un- tersuchung in Frage gestellt ist.One problem is that the use of a hammer striking the concrete component jeopardizes a non-destructive investigation.
Die meisten der bekannten Einrichtungen verfügen über Auswertungseinrichtungen, insbesondere mit einem Signalanalysator zur Ermittlung von Fehlern und zur Überwachung von Fehler- quellen, die insbesondere auch mithilfe von Mitteln der Korrelation im Auswertungsbereich die Defekte ermitteln.Most of the known devices have evaluation devices, in particular with a signal analyzer for determining errors and for monitoring error sources, which in particular also determine the defects in the evaluation area with the aid of correlation means.
Das Problem aller genannter Einrichtungen auf akustischer Signalbasis besteht darin, dass durch die innerhalb eines Lang- zeitfensters gemessenen Reflexionssignale störende Reflexionen anderer vorhanderer Grenzflächen innerhalb des Betonbauteils und am Betonbauteil in den ReflexionsSignalen oftmals dominierend enthalten sind und damit mit hohem geratetechnischen und zeitlichem Aufwand ausgefiltert werden müssen.The problem of all of the above-mentioned devices based on acoustic signals is that the reflection signals measured within a long-term window often contain disturbing reflections from other existing interfaces within the concrete component and on the concrete component in the reflection signals and therefore have to be filtered out with a high expenditure of equipment and time ,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Betonbauteilen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass in einfacher Weise die Reflexionssignale anderer vorhanderer Grenzflächen innerhalb des Betonbauteils und am Betonbauteil selbst weitgehend unberücksichtigt bleiben.The invention has for its object to provide a device and a method for detecting defects in reinforcements of concrete components, which are designed in such a way that the reflection signals of other existing interfaces within the concrete component and on the concrete component itself are largely ignored.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 16 gelöst. In der Ein- richtung ist gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Signalanalysator ür eine Kurzmesszeit(Δtιr=t2-t_) -Auswertung vorgesehen, der zumindest ein Tor-Modul, das nach einer Totzeit Δtι-tι-to zwischen dem Startzeitpunkt t0 des Stromimpulses i(t) und dem Messzeitbeginn t öffnet, ein Speicher-Modul, ein Berechnungs-Modul, ein Vergleichs-Modul und ein Auswerte- Modul zur Darstellung von Defekten D enthält, wobei die Module miteinander in Verbindung stehen, wobei die elektromagnetische Spule als Luftspule, deren bauteilzugewandtes Spulenende in einer vorgegebenen Distanz a im Zentimeterbereich von der Oberfläche des Betonbauteils aus gerichtet entfernt angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei mindestens ein Schwingungsaufnehmer in einem vorgegebenen Abstand d von der Luftspule angeordnet ist und dem Schwingungsaufnehmer Positionen xi, i=l ...n zum Betonbauteil zugeordnet sind und wobei der Schwingungsaufnehmer und die Luftspule bei festem Abstand d zueinander sukzessive um mindestens eine definierte Strecke Δx von Position Xi zu Position i+i verschiebbar angeordnet sind.The object of the invention is achieved by the features of patent claim 1 and patent claim 16. According to the preamble of patent claim 1, the device is used for a short measurement time (Δtιr = t 2 -t_) evaluation provided that the at least one gate module that opens after a dead time Δtι-tι-to between the start time t 0 of the current pulse i (t) and the start of the measurement time t, a memory module, a calculation module, a comparison module and contains an evaluation module for displaying defects D, the modules being connected to one another, the electromagnetic coil being in the form of an air coil, the coil end of which facing the component is arranged at a predetermined distance a in the centimeter range from the surface of the concrete component, wherein at least one vibration sensor is arranged at a predetermined distance d from the air coil and the vibration sensor positions xi, i = l ... n are assigned to the concrete component and wherein the vibration sensor and the air coil at a fixed distance d from each other successively by at least a defined distance Δx are arranged displaceable from position Xi to position i + i.
Der Schwingungsaufnehmer kann gemeinsam mit der Luftspule sukzessive um eine definierte Strecke Δx zum Verlauf der Bewehrung auf der Oberfläche des Betonbauteils vorzugsweise linear und/oder radial verschiebbar angeordnet sein.The vibration sensor can be arranged together with the air coil successively by a defined distance Δx to the course of the reinforcement on the surface of the concrete component, preferably linearly and / or radially.
Die Oberfläche des Betonbauteils kann in ein vorgegebenes Raster ΔXJ*Δ J zum rasterförmigen Abtasten/Abscannen mittels der vorgegebenen Anordnung von Luftspule und Schwingungsaufnehmer unterteilt sein. Der Abstand d zwischen dem Schwingungsaufnehmer und der Luftspule kann dabei vorzugsweise einige Zentimeter oder Dezimeter, insbesondere zwischen d—lOcm bis d=30cm betragen.The surface of the concrete component can be subdivided into a predetermined grid ΔXJ * Δ J for grid-shaped scanning / scanning by means of the predetermined arrangement of air coil and vibration sensor. The distance d between the vibration sensor and the air coil can preferably be a few centimeters or decimeters, in particular between d-10 cm to d = 30 cm.
Die Luftspule und mindestens ein Schwingungsaufnehmer können in fester Verbindung eine Spulen-Sehwingungsaufnehmer- Anordnung bilden, in der wahlweise mindestens eine Abstands- Einstelleinrichtung eingebracht sein kann, mit der der Abstand d einstellbar ist.The air coil and at least one vibration sensor can form a fixed connection in a coil-visual vibration sensor arrangement, in which at least one distance adjusting device can optionally be introduced, with which the distance d can be adjusted.
Die Luftspule kann vorzugsweise mit einem Spulenhalter und einem zugehörigen Distanzeinsteller in Verbindung stehen, mit dem die Distanz a zur Oberfläche des Betonbauteils einstellbar ist.The air coil can preferably be connected to a coil holder and an associated distance adjuster, with which the distance a to the surface of the concrete component can be adjusted.
Die Schwingungsaufnehmer weisen vorzugsweise eine obere Grenzfrequenz von mindestens 5 kHz auf.The vibration sensors preferably have an upper limit frequency of at least 5 kHz.
Bei Einsatz von mehreren Schwingungsaufnehmer, die an unter- schiedlichen Positionen x in definierten Abständen dι, 2 ... d± von der Luftspule aus gerichtet angeordnet und bei gleichbleibenden Abständen di,d2 ... di voneinander um gleiche Streckenwerte Δx verschiebbar angeordnet sind, kann die definierte Strecke Δx im Bereich von Δx = 1mm bis 8cm vorgegeben sein.When using several vibration sensors, which are arranged at different positions x at defined distances dι, 2 ... d ± from the air coil and are arranged at constant distances di, d 2 ... di from each other by the same distance values Δx , the defined distance Δx can be specified in the range from Δx = 1mm to 8cm.
Der Schwingungsaufnehmer/die Schwingungsaufnehmer kann/können an den Positionen x± fest auf dem Betonbauteil und/oder berührungslos zum Betonbauteil angeordnet sein. Mehrere Schwingungsaufnehmer können zu der Luftspule in einer dreiecksförmigen oder strahlenartigen oder einer anderen geometrischen Formation angeordnet sein.The vibration sensor (s) can be arranged at the positions x ± fixed on the concrete component and / or without contact with the concrete component. A plurality of vibration sensors can be arranged in a triangular or radiation-like or other geometric formation with respect to the air coil.
Den Schwingungsaufnehmern können ein Tor-Modul, ein Speichermodul, ein Korrelations-Modul als Berechnungs-Modul, ein Vergleichs-Modul und ein Auswerte-Modul in der genannten Reihenfolge nachgeordnet/nachgeschaltet ein, wobei die Module einer Steuer- und Rechnereinheit - einer Computereinheit -, mit einer Anzeigeeinheit versehen, zugeordnet sind.A vibration module, a memory module, a correlation module as a calculation module, a comparison module and an evaluation module can be arranged / connected downstream of the vibration sensors in the order mentioned, the modules of a control and computer unit - a computer unit - , provided with a display unit, are assigned.
Der Signalanalysator enthält im Tor-Modul messzeitbegrenzende Mittel, die das Tor-Modul nach einer vorgegebenen kurzen Totzeit Δtι=tι-to öffnen, die nachfolgende, sich anschließende Kurzmesszeit Δtjrstέ-t. festlegen und nach Messzeitende t2 wieder schließen.The signal analyzer in the gate module contains measuring time-limiting means that open the gate module after a predetermined short dead time Δtι = tι-to, the subsequent, subsequent short measuring time Δtjrstέ-t. Set and close again after the end of the measuring time t 2 .
Für die Anordnung von Lu tspule und Schwingungsaufnehmer können austauschbare Spulen mit unterschiedlicher Spulengeome- trie vorgesehen sein, wobei vorzugsweise die Windungen spiralförmig in einer Ebene oder über einen Dreikantkörper gewickelt sind.Interchangeable coils with different coil geometries can be provided for the arrangement of the air coil and the vibration sensor, the windings preferably being wound spirally in one plane or over a triangular body.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann vorzugsweise als eine mobile Einheit - z.B. mit einem Generator, mindestens einer Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung, einer Computereinheit einschließlich der Module - ausgebildet sein.The device according to the invention can preferably be used as a mobile unit - e.g. with a generator, at least one coil vibration sensor arrangement, a computer unit including the modules.
In dem erfindungsgemäßen Verf hren zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Be onbauteilen mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung wird sowohl die Ausbildung und die elektroma- gnetische Umsetzung eines Stromimpulses i(t) innerhalb eines Betonbauteils als auch die Aufnahme eines ReflexionsSignals durch mindestens einen Schwingungsaufnehmer innerhalb eines vom Signalanalysator vorgegebenen Kurzzeitfensters ΔtF = t∑ - to für jede festgelegte Verschiebung Δx einer Anordnung von Luftspule und Schwingungsaufnehmer durchgeführt, wobei über einen Generator zum StartZeitpunkt t0 der Stromimpuls i(t) mit einer maximalen Stromstärke ±m^ von mindestens 500 Ampere und einer Impulsanstiegszeit Δta von maximal zwei Millisekunden oberhalb der Oberfläche des Betonbauteils ausgelöst wird, eine Kurzmesszeit
Figure imgf000012_0001
mit einem Messzeitende t2 des aufgenommenen ReflexionsSignals nach einer Totzeit Δfcrβ i-to festgelegt wird und die Totzeit Δt_ sich im Bereich von 40μs bis 120μs befindet.In the method according to the invention for detecting defects in reinforcements of loading components by means of the device according to the invention, both the training and the electromotive gnetic implementation of a current pulse i (t) within a concrete component as well as the recording of a reflection signal by at least one vibration sensor within a short-term window specified by the signal analyzer Δt F = t ∑ - to for each defined displacement Δx of an arrangement of air coil and vibration sensor, with one being carried out Generator at start time t 0 the current pulse i (t) is triggered with a maximum current strength ± m ^ of at least 500 amperes and a pulse rise time Δt a of a maximum of two milliseconds above the surface of the concrete component, a short measurement time
Figure imgf000012_0001
with a measuring time end t 2 of the recorded reflection signal after a dead time Δfcrβ i-to and the dead time Δt_ is in the range from 40μs to 120μs.
Das Verfahren zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Betonbauteilen weist im Detail folgende Schritte auf:The procedure for detecting defects in reinforcements in concrete components has the following steps in detail:
- Festlegung einer Totzeit
Figure imgf000012_0002
im Signalanalysator und einer definierten Kurzmesszeit
Figure imgf000012_0003
im Tor-Modul zur Aufnahme von ReflexionsSignalen,- Setting a dead time
Figure imgf000012_0002
in the signal analyzer and a defined short measurement time
Figure imgf000012_0003
in the gate module for recording reflection signals,
- Senden .eines Stromimpulses i(t) mittels des Generators zu einem Startzeitpunkt to durch die Luftspule hindurch für jede festgelegte Verschiebung Δx der Luftspule und des Schwingungsaufnehmers im vorgesehenen Abstand d zueinander an den Positionen Xι,i=l...n jeweils eines Schwingungsaufnehmers,- Sending a current pulse i (t) by means of the generator at a starting time to through the air coil for each defined displacement Δx of the air coil and of the vibration sensor at the intended distance d from one another at positions X 1, i = l ... n of a vibration sensor .
- Aufnahme und elektrische Umsetzung des jeweiligen akustischen Reflexionssignals durch den Schwingungsaufnehmer in ein zugehöriges elektrisches Ausgangssignal γ (t) , - Übermittlung der Ausgangssignale y±(t) des Schwingungsaufnehmers an den Signalanalysator,Recording and electrical conversion of the respective acoustic reflection signal by the vibration sensor into an associated electrical output signal γ (t), Transmission of the output signals y ± (t) of the vibration sensor to the signal analyzer,
- Aufnahme und Speicherung der jedem Reflexionssignal zugeordneten Position
Figure imgf000013_0001
und der jeweils zugehörigen Ausgangssignale y_ t) des Schwingungsaufnehmers jeweils nach der Totzeit Δtτ für die definierte Kurzmesszeit ΔtM von mindestens 20 Mikrosekunden oder längstens 80 MikroSekunden durch den Signalanalysator im Speicher-Modul,- Recording and storage of the position assigned to each reflection signal
Figure imgf000013_0001
and the respectively associated output signals y_t) of the vibration sensor after the dead time Δt τ for the defined short measuring time Δt M of at least 20 microseconds or at most 80 microseconds by the signal analyzer in the memory module,
- Korrelation der AusgangsSignale yi(t) untereinander und mit sich selbst im Berechnungs-Modul und Vergleich mit einem definierten Korrelations-Schwellwert K* im Vergleichs-Modul für jede festgelegte Verschiebung Δx der Anordnung von Luftspule und Schwingungsaufnehmer an den Positionen A des Schwingungsaufnehmers und - Anzeige von Ergebnissen des Vergleiches zur Visualisierung von Defekten 10 bzw. von Defektbereichen D in der Bewehrung im Auswerte-Modul.Correlation of the output signals yi (t) with one another and with themselves in the calculation module and comparison with a defined correlation threshold value K * in the comparison module for each defined displacement Δx of the arrangement of the air coil and vibration sensor at positions A of the vibration sensor and Display of results of the comparison to visualize defects 10 or defect areas D in the reinforcement in the evaluation module.
Das Ausgangssignal y_(t) des Schwingungsaufnehmers wird über das Tor-Modul zum Messzeitbeginn tι==40μs...120μs nach dem Startzeitpunkt t0 für die definierte Kurzmesszeit
Figure imgf000013_0002
im Bereiche von ΔtM = 20μs...80μs zusammen mit der Position x± von dem Speicher-Modul gespeichert. Anschließend werden die Luftspule und der Schwingungsaufnehmer um die definierte Strecke Δx im Zentimeterbereiσh auf eine Position
Figure imgf000013_0003
verschoben und danach erneut ein kurzer Stromimpuls i (t) vom Generator ausgelöst und das Ausgangssignal y±+ι(t) des Schwingungsaufnehmers über das Tor-Modul aufgenommen und vom Speicher-Modul gespeichert und der Zyklus von Verschiebungen auf die Positionen Xj.,i>l und der Messsignalspeicherung n (n>4) mal wiederholt bis der zu untersuchende Bereich der Länge L < n*Δx bzw. das vorgegebene Raster des Betonbauteils überstrichen ist.The output signal y_ (t) of the vibration sensor is via the gate module at the start of the measurement time tι == 40μs ... 120μs after the start time t 0 for the defined short measurement time
Figure imgf000013_0002
stored in the range of Δt M = 20μs ... 80μs together with the position x ± by the memory module. Then the air coil and the vibration sensor are moved to a position by the defined distance Δx in centimeter range
Figure imgf000013_0003
shifted and then again a short current pulse i (t) triggered by the generator and the output signal y ± + ι (t) of the vibration sensor recorded via the gate module and stored by the memory module and the cycle of shifts to the positions Xj., i > l and the measurement signal storage n (n> 4) Repeated times until the area to be examined of length L <n * Δx or the predetermined grid of the concrete component has been covered.
Die erhaltenen, auf die Kurzmesszeit ΔtM begrenzten Ausgangssignale y_,(t) ,i=l...n können in dem Korrelations-Modul mit sich selbst und untereinander korreliert werden- Die dabei erhaltenen maximalen Korrelationswerte LJ mit i=l...n,j=l ...n werden den jeweiligen Positionen Xi des Schwingungsaufnehmers zugeordnet und mit einem Korrelations-Schwellwert K* verglichen. Die Ergebnisse des Vergleiches werden durch das Auswer- te-Modul dargestellt, wobei der Bereich derjenigen Positionen i ss χk mit k=l ...m<n als derjenige Bereich D mit einem Defekt in der Bewehrung festgelegt wird, bei denen die zugehörigen Korrelationswerte Kj kleiner als der Korrelations-Schwellwert K* mit Ki3 < K* sind.The resulting output signals y _, (t), i = l ... n, which are limited to the short measuring time Δt M , can be correlated with themselves and with one another in the correlation module. The maximum correlation values L J obtained with i = l .. .n, j = l ... n are assigned to the respective positions Xi of the vibration sensor and compared with a correlation threshold value K *. The results of the comparison are represented by the evaluation module, the range of those positions i ss χ k with k = l ... m <n being defined as that range D with a defect in the reinforcement in which the associated ones Correlation values Kj are smaller than the correlation threshold K * with K i3 <K *.
In einem anderen Auswerteverfahren können von den erhaltenen Ausgangssignalen y±(t) deren Leistungen Pi mit i=l...n berech- net und die Leistungswerte Pi mit i=l...n den jeweiligen Positionen i des Schwingungsaufnehmers zugeordnet werden, wobei der Bereich derjenigen Positionen ^ = ^ mit k=l ...m<n als derjenige Bereich D mit einem Defekt in der Bewehrung festgelegt wird, bei denen die zugehörigen Leistungswerte P* kleiner als ein Leistungs-Schwellwert P* mit Pk < P* sind.In another evaluation method, the powers Pi with i = l ... n can be calculated from the received output signals y ± (t) and the power values Pi with i = l ... n can be assigned to the respective positions i of the vibration sensor, whereby the range of those positions ^ = ^ with k = l ... m <n is defined as that range D with a defect in the reinforcement in which the associated performance values P * are less than a performance threshold value P * with P k <P * are.
Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.Further developments and further refinements of the invention are described in subclaims.
Die Erfindung wird mittels eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:The invention is explained in more detail by means of an embodiment with reference to drawings: Show it:
Fig. 1 eine Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung von De ekten in der Bewehrung von Betonbauteilen mit einer Modul- Detaillierung des Signalanalysators undFig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for detection of de ects in the reinforcement of concrete components with a module detailing of the signal analyzer and
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Einrichtung mit einer Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung nach Fig. 1.FIG. 2 shows a schematic illustration of the device with a coil vibration sensor arrangement according to FIG. 1.
In Fig. 1 ist in einer Schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Einrichtung 1 zur Erkennung von Defekten in der Bewehrung von Betonbauteilen gezeigt, wobei die Einrichtung 1 im Wesentlichen aus einem Generator 3 zur Erzeugung elektrischer Stromimpulse i (t) , einer an den Generator 3 angeschlossenen elektromagnetischen Spule 4, einem Schwingungsaufnehmer 5 und einem Signalanalysator 2 besteht, der mit dem Schwingungsaufnehmer 5 in Verbindung steht und die vom Schwingungs- aufnehmer 5 übermittelten Reflexionssignale auswertet.1 shows a schematic representation of the device 1 according to the invention for detecting defects in the reinforcement of concrete components, the device 1 essentially consisting of a generator 3 for generating electrical current pulses i (t), an electromagnetic one connected to the generator 3 Coil 4, a vibration sensor 5 and a signal analyzer 2, which is connected to the vibration sensor 5 and evaluates the reflection signals transmitted by the vibration sensor 5.
Erfindungsgemäß ist der Signalanalysator 2 für eine Kurzmess¬
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-Auswertung vorgesehen, der zumindest ein Tor- Modul 21, das nach einer Totzeit Δtτ=tι-to zwischen dem Star - Zeitpunkt t0 des Stromimpulses i(t) und dem Messzeitbeginn x öffnet, ein Speicher-Modul 22, ein Berechnungs-Modul 23, ein Vergleichs-Modul 24 und ein Auswerte-Modul 25 zur Darstellung von Defekten 10 enthält, wobei die Module 21 bis 25 miteinander in Verbindung stehen, wobei die elektromagnetische Spule 4 als Luftspule ausgebildet ist, die mit ihrem bauteilzugewandten Spulenende 7 in einer vorgegebenen Distanz a im Zen- timeterbereich von der Oberfläche 14 des Betonbauteils 6 aus gerichtet entfernt angeordnet ist, wobei mindestens ein Schwingungsaufnehmer 5 in einem vorgegebenen Abstand d von der Luftspule 4 entfernt angeordnet ist und dem Schwingungsaufnehmer 5 Positionen xifi=l...n zum Betonbauteil 6 zugeordnet sind und wobei der Schwingungsaufnehmer 5 und die Luftspule 4 bei festem Abstand d zueinander sukzessive um mindestens eine definierte Strecke Δx von Position Xi zu Position x1+ι verschiebbar angeordnet sind.According to the invention, the signal analyzer 2 is for a short measurement
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-Evaluation provided, which opens at least one gate module 21, after a dead time Δt τ = tι-to between the start time t 0 of the current pulse i (t) and the measurement time start x , a memory module 22, a calculation Contains module 23, a comparison module 24 and an evaluation module 25 for displaying defects 10, the modules 21 to 25 being connected to one another, the electromagnetic coil 4 being in the form of an air coil, the coil end 7 facing the component in one given distance a in the zen is arranged away from the surface 14 of the concrete component 6, at least one vibration sensor 5 being arranged at a predetermined distance d from the air coil 4 and the vibration sensor 5 being assigned positions x if i = l ... n to the concrete component 6 and wherein the vibration sensor 5 and the air coil 4 are arranged at a fixed distance d from each other successively by at least a defined distance Δx from position Xi to position x 1+ ι.
Der Schwingungsaufnehmer 5 kann, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, gemeinsam mit der Luftspule 4 sukzessive um die definierte Strecke Δx parallel zum Verlauf der Bewehrung 9 auf der Oberfläche 14 des Betonbauteils 6 verschiebbar angeordnet sein.The vibration sensor 5 can, as shown in FIG. 1, be arranged together with the air coil 4 successively by the defined distance Δx parallel to the course of the reinforcement 9 on the surface 14 of the concrete component 6.
Die Oberfläche 14 des Betonbauteils 6 kann entsprechend der vorhandenen Bewehrung 9 auch in ein markiert vorgegebenes Verschiebungs-Raster Δ I*ΔXJ (nicht gezeichnet) zum rasterför- migen Abscannen mittels der Anordnung von Luftspule 4 und Schwingungsaufnehmer 5 unterteilt sein.The surface 14 of the concrete component 6 can, according to the existing reinforcement 9, also be subdivided into a marked displacement grid Δ I * ΔXJ (not shown) for grid-shaped scanning by means of the arrangement of the air coil 4 and the vibration sensor 5.
Die vorgegebene Verschiebungs-Strecke Δx bzw. das Verschie- bungs-Rastermaß ΔXA*Δ J sowie ein festgelegtes Kurzzeitfenster ΔtFf in dem sich der Startzeitpunkt t0r die Impulsanstiegszeit ΔtA, die Totzeit Δtx und die Kurzmesszeit Δtu befinden, sowie die Distanz a und der Abstand d werden derartig aufeinander abgestimmt dimensioniert, dass kurze Wegzeiten für die Ref e- xionssignale innerhalb des Betonbauteils 6 vorgesehen sind und damit auch störende Reflexionssignale, insbesondere hervorgerufen durch reflektierende Grenzflächen innerhalb des IThe specified displacement distance Δx or the displacement grid dimension ΔX A * Δ J and a fixed short-term window Δt Ff in which the starting time t 0r contains the pulse rise time Δt A , the dead time Δt x and the short measuring time Δtu, as well as the distance a and the distance d are dimensioned in such a way that they are matched to one another in such a way that short travel times for the reflection signals are provided within the concrete component 6 and thus also disturbing reflection signals, in particular caused by reflecting interfaces within the I
Betonbauteils 6 und am Betonbauteil 6, in der Messwertaufnahme innerhalb der Kurzmesszeit ΔtM weitgehend unberücksichtigt bleiben und die Untersuchung sich hauptsächlich auf die Bewehrung 9 konzentriert.Concrete component 6 and on the concrete component 6 are largely disregarded in the measured value recording within the short measuring time Δt M and the investigation is mainly concentrated on the reinforcement 9.
Deshalb beträgt der Abstand d zwischen dem Schwingungsaufnehmer 5 und der Luftspule 4 vorzugsweise einige Zentimeter oder Dezimeter, insbesondere Werte zwischen d=10cm bis d=30cm.Therefore, the distance d between the vibration sensor 5 and the air coil 4 is preferably a few centimeters or decimeters, in particular values between d = 10 cm to d = 30 cm.
Wie in der Fig. Schematisch gezeigt ist, können die Luftspule 4 und mindestens ein Schwingungsaufnehmer 5 eine kompakte Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung 8 bilden, in der wahl- weise mindestens eine Abstands-Einstelleinrichtung 11 eingebracht sein kann, mit der der Abstand d einstellbar ist.As shown schematically in the figure, the air coil 4 and at least one vibration sensor 5 can form a compact coil vibration sensor arrangement 8, in which at least one distance adjusting device 11 can optionally be introduced, with which the distance d can be adjusted ,
Die Luftspule 4 kann auch mit einem Spulenhalter 12 und einem zugehörigen Distanzeinsteller 13 in Verbindung stehen, mit dem die Distanz a des bauteilzugewandten Spulenendes 7 zur Oberfläche 14 des Betonbauteils 6 einstellbar ist. Mit der Einstellung der Distanz a im Zentimeterbereich wird eine zerstörungsfreie Untersuchung des Betonbauteils 6 gewährleistet.The air coil 4 can also be connected to a coil holder 12 and an associated distance adjuster 13, with which the distance a of the coil end 7 facing the component to the surface 14 of the concrete component 6 can be adjusted. By setting the distance a in the centimeter range, a non-destructive examination of the concrete component 6 is guaranteed.
Die Schwingungsaufnehmer 5 weisen eine obere Grenzfrequenz von mindestens 5 kHz auf.The vibration sensors 5 have an upper limit frequency of at least 5 kHz.
In einer Erweiterung können mehrere Schwingungsaufnehmer 5 an unterschiedlichen Positionen x in definierten Abständen dι,d2 ... ds von der Luftspule 4 aus gerichtet angeordnet und bei gleichbleibenden Abständen dχ,d2 ... ds voneinander um gleiche Streckenwerte Δx verschiebbar angeordnet sein. Die definierte Strecke Δx kann wahlweise im Bereich von Δx = 1mm bis 8cm festlegbar sein. er Schwingungsaufnehmer/die Schwingungsaufnehmer 5 kann/ können an den Positionen , i=l ...n fest auf dem Betonbauteil 6 oder berührungslos zum Betonbauteil 6 angeordnet sein.In an extension, a plurality of vibration sensors 5 can be arranged at different positions x at defined distances dι, d 2 ... ds from the air coil 4 and at the same distances dχ, d 2 ... d s from one another by the same Distance values Δx can be arranged displaceably. The defined distance Δx can optionally be set in the range from Δx = 1mm to 8cm. he vibration sensor / the vibration sensors 5 can be arranged at the positions i = l ... n fixed on the concrete component 6 or contactless to the concrete component 6.
Bei Einsatz mehrerer Schwingungsaufnehmer 5 können diese zu einer Luftspule 4 in einer dreiecksför igen oder strahlenartigen oder einer anderen geometrischen Formation angeordnet sein.When using a plurality of vibration sensors 5, these can be arranged to form an air coil 4 in a triangular or radiation-like or other geometric formation.
Dem Schwingungsaufnehmer/den Schwingungsaufnehmern 5 kann vorzugsweise für ein Auswertungsverfahren ein Tor-Modul 21, ein Speichermodul 22, ein Korrelations-Modul 23 als Berech- nungs-Modul, ein Schwellwert-Vergleichs-Modul 24 und ein Aus- werte-Modul 25 in der genannten Reihenfolge nachgeordnet/nachgeschaltet sein, wobei die Module 21 bis 25 einer Steuer- und Reσhnereinheit, wahlweise mit einer Anzeigeeinheit versehen, zugeordnet sein können.A vibration module 21, a memory module 22, a correlation module 23 as a calculation module, a threshold value comparison module 24 and an evaluation module 25 can preferably be used for the vibration sensor / sensors 5 for an evaluation method order mentioned / downstream, the modules 21 to 25 can be assigned to a control and control unit, optionally provided with a display unit.
Der Signalanalysator 2 kann insbesondere im Tor-Modul 21 messzeitbegrenzende Mittel enthalten, die das Tor-Modul 21 nach einer vorgegebenen kurzen Totzeit
Figure imgf000018_0001
öffnen, die nachfolgende, sich anschließende Kurzmesszeit Δttr=t2-tι für die Aufnahme des jeweiligen Reflexionssignals festlegen und nach Messzeitende t2 wieder schließen.The signal analyzer 2 can contain, in particular in the gate module 21, measuring time-limiting means that the gate module 21 after a predetermined short dead time
Figure imgf000018_0001
open, define the subsequent, subsequent short measuring time Δttr = t 2 -tι for recording the respective reflection signal and close again after the end of the measuring time t 2 .
Für die Anordnung von Luftspule 4 und Schwingungsaufnehmer 5 können je nach Betonbauteil 6 und Bewehrungstiefe austausch- bare Spulen mit unterschiedlicher Spulengeometrie vorgesehen sein, wobei vorzugsweise die Windungen spiralförmig in einer Ebene oder über einen Dreikantkörper gewickelt sind.For the arrangement of air coil 4 and vibration sensor 5, depending on the concrete component 6 and reinforcement depth, bare coils with different coil geometry may be provided, the windings preferably being wound spirally in one plane or over a triangular body.
Die erfindungsgemäße Einrichtung 1 kann vorzugsweise als eine mobile Einheit - mit einem Generator 3, mindestens einer Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung 8, einem Computer einschließlich der Module 21 bis 25 - ausgebildet sein.The device 1 according to the invention can preferably be designed as a mobile unit - with a generator 3, at least one coil vibration sensor arrangement 8, a computer including the modules 21 to 25.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Betonbauteilen gemäß dem Patentanspruch 15 werden sowohl die Ausbildung und die elektromagnetische Umsetzung eines Stromimpulses i(t) innerhalb eines Betonbauteils 6 als auch die Aufnahme eines Reflexionssignals durch mindestens einen Schwingungsaufnehmer 5 innerhalb eines vom Signalanalysator 2 vorgegebenen Kurzzeitfensters ΔtF-t2-to für jede festgelegte Verschiebung Δx einer Anordnung von Luftspule 4 und Schwingungsaufnehmer 5 durchgeführt, wobei über einen Generator 3 zum Startzeitpunkt t0 der Strom- i puls i(t) mit einer maximalen Stromstärke xm X von mindestens 500 Ampere und einer Impulsanstiegszeit ΔtR von maximal zwei Millisekunden oberhalb der Oberfläche 14 des Betonbauteils 6 ausgelöst wird, eine Kurzmesszeit
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mit einem Messzeitende t2 des aufgenommenen Reflexionssignals nach einer Totzeit
Figure imgf000019_0002
festgelegt wird und die Totzeit ΔtB Sich im Bereich von 40μs bis 120μs befindet.In the method according to the invention for detecting defects in reinforcements in concrete components according to claim 15, both the formation and the electromagnetic conversion of a current pulse i (t) within a concrete component 6 and the recording of a reflection signal by at least one vibration sensor 5 within one of the signal analyzer 2 predetermined short time window .DELTA.t F t 2 -to for each fixed displacement Ax of an arrangement of air coil 4 and vibration sensor 5 is performed, wherein a generator 3 at the start time t 0 of the current i pulse i (t) with a maximum current x m x of at least 500 amperes and a pulse rise time Δt R of a maximum of two milliseconds above the surface 14 of the concrete component 6 is triggered, a short measurement time
Figure imgf000019_0001
with a measurement time end t 2 of the recorded reflection signal after a dead time
Figure imgf000019_0002
is set and the dead time Δt B is in the range from 40μs to 120μs.
Es wird ein derart ultrakurzzeitiger, energieintensiverIt becomes such an ultra-short-term, energy-intensive one
Stromimpuls i(t) auf das Betonbauteil 6 gerichtet, dass das Betonbauteil 6 nur kurzzeitig und bewehrungsgezielt belastet wird und die physikalischen Wechselwirkungen innerhalb des Betonbauteils 6 zwischen der Bewehrung 9 und dem umgebenden Beton minimiert werden.Current pulse i (t) directed to the concrete component 6 that the concrete component 6 only briefly and targeted reinforcement is and the physical interactions within the concrete component 6 between the reinforcement 9 and the surrounding concrete are minimized.
Die detaillierten Schritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind: Festlegung einer Totzeit
Figure imgf000020_0001
iπι Signalanalysator 2 und einer definierten Kurzmesszeit Δϊ*=:t2'- ι im Tor-Modul 21 zur Aufnahme von Reflexionssignalen, - Senden eines Stromimpulses i(t) mittels des Generators 3 zu einem Startzeitpunkt t0 durch die Luftspule 4 hindurch für jede festgelegte Verschiebung Δx der Luftspule 4 und des Schwingungsaufnehmers 5 im vorgesehenen Abstand d zueinander an den Positionen xA,i=l ...n des Schwingungsau - nehmers 5, Aufnahme und elektrische Umsetzung des jeweiligen akustischen Reflexion Signals durch den Schwingungsaufnehmer 5 in ein zugehöriges elektrisches Ausgangssignal yι(t) , Übermittlung der AusgangsSignale yι(t) des Schwingungsauf- nehmers 5 an den Signalanalysator 2, Aufnahme und Speicherung der jedem Reflexionssignal zugeordneten Position xA,i=l ...n>4 und der jeweils zugehörigen AusgangsSignale yι(t) des Schwingungsaufnehmers 5 jeweils nach der Totzeit Δtτ für die definierte Kurzmesszeit ΔtM von mindestens 20 MikroSekunden oder längstens 80 Mikrose- kunden durch den Signalanalysator 2 im Speicher-Modul 22, Korrelation der Ausgangssignale y_(t) untereinander und mit sich selbst im Berechnungs-Modul 23 und Vergleich mit einem definierten Korrelations-Schwellwert K* im Vergleichs- Modul 24 für jede festgelegte Verschiebung Δx der Anord- nung von Luftspule und Schwingungsaufnehmer an den Positionen X des Schwingungsaufnehmers 5 und Anzeige von Ergebnissen des Vergleiches zur Visualisierung von Defekten 10 bzw. von Defektbereichen D in der Beweh- rung 9 im Auswerte-Modul 25.The detailed steps for carrying out the method according to the invention are: Definition of a dead time
Figure imgf000020_0001
iπι signal analyzer 2 and a defined short measurement time Δ ϊ * =: t 2 ' - ι in the gate module 21 for receiving reflection signals, - sending a current pulse i (t) by means of the generator 3 at a start time t 0 through the air coil 4 for each defined displacement Δx of the air coil 4 and of the vibration sensor 5 at the intended distance d from one another at the positions x A , i = l ... n of the vibration sensor 5, recording and electrical conversion of the respective acoustic reflection signal by the vibration sensor 5 into one associated electrical output signal yι (t), transmission of the output signals yι (t) of the vibration sensor 5 to the signal analyzer 2, recording and storage of the position x A , i = l ... n> 4 assigned to each reflection signal and the respectively associated output signals yι (t) of the vibration sensor 5 in each case after the dead time Δt τ for the defined short measuring time Δt M of at least 20 microseconds or at most 80 microns rose customers through the signal analyzer 2 in the memory module 22, correlation of the output signals y_ (t) with one another and with themselves in the calculation module 23 and comparison with a defined correlation threshold value K * in the comparison module 24 for each defined shift Δx the arrangement Air coil and vibration sensor at the positions X of the vibration sensor 5 and display of results of the comparison for the visualization of defects 10 or of defect areas D in the reinforcement 9 in the evaluation module 25.
Die Ausgangssignale y_.(t) des Schwingungsaufnehmers 5 werden dabei über das Tor-Modul 21 zum Messzeitbeginn tι=40μs...120μs nach dem Startzeitpunkt t0 für die definierte Kurzmesszeit
Figure imgf000021_0001
im Bereiche von Δtn « 20μs...80μs zusammen mit den zugehörigen Positionen A von dem Speicher-Modul 22 gespeichert. Anschließend werden die Luftspule 4 und der Schwingungsaufnehmer 5 um die definierte Strecke Δx im Zentimeterbereich auf eine andere Position x +1 verschoben, wobei dann erneut ein kurzer Stromimpuls i(t) vom Generator 3 ausgelöst und das Ausgangssignal yi+ι(t) des Schwingungsaufnehmers 5 über das Tor-Modul 21 aufgenommen und vom Speicher-Modul 22 gespeichert werden sowie der Zyklus von Verschiebungen auf die Positionen xι,i>l und der Messsignalspeicherung n (n>4) mal wiederholt wird, bis der zu untersuchende Bereich der Länge L < n*Δx bzw. gemäß dem vorgegebenen Rastermaß des Betonbauteils 6 überstrichen ist.The output signals y _. (T) of the vibration sensor 5 are thereby via the gate module 21 at the start of the measurement time tι = 40μs ... 120μs after the start time t 0 for the defined short measurement time
Figure imgf000021_0001
stored in the range of Δtn «20μs ... 80μs together with the associated positions A by the memory module 22. Then the air coil 4 and the vibration sensor 5 are shifted by a defined distance Δx in the centimeter range to another position x +1 , in which case a short current pulse i (t) is again triggered by the generator 3 and the output signal yi + ι (t) of the vibration sensor 5 are recorded via the gate module 21 and stored by the memory module 22 and the cycle of shifts to the positions x 1, i> l and the measurement signal storage is repeated n (n> 4) times until the area of length L to be examined <n * Δx or in accordance with the predetermined grid dimension of the concrete component 6 is swept.
Die erhaltenen, auf die Kurzmesszeit ΛtM begrenzten Ausgangs- Signale y_(t) ,i=l...n können in dem Korrelations-Modul 23 mit sich selbst und untereinander korreliert und die dabei erhaltenen maximalen Korrelationswerte KAj mit i=l.. ,n,j=l...n den jeweiligen Positionen i des Schwingungsaufnehmers 5 zugeordnet sowie mit einem Korrelations-Schwellwert K* verglichen werden. Die Ergebnisse des Vergleiches können durch das Aus- werte-Modul 25 dargestellt werden, wobei der Bereich derjenigen Positionen χA == k mit k=l...m<n als derjenige Bereich D mit einem Defekt 10 in der Bewehrung 9 festgelegt wird, bei denen die zugehörigen Korrelationswerte K j kleiner als ein vorgegebener Korrelations-Schwellwert K* mit Kij < K* sind.The received output signals y_ (t), i = l ... n, limited to the short measuring time Λt M , can be correlated with themselves and with each other in the correlation module 23 and the maximum correlation values K Aj obtained with i = l. ., n, j = l ... n are assigned to the respective positions i of the vibration sensor 5 and compared with a correlation threshold value K *. The results of the comparison can be values module 25 are shown, the range of those positions χ A == k with k = l ... m <n being defined as that range D with a defect 10 in the reinforcement 9, in which the associated correlation values K j are smaller than a predetermined correlation threshold K * with Ki j <K *.
In einem anderen Auswertungsverfahren können wahlweise von den erhaltenen Ausgangssignalen yι(t) deren Leistungen i mit i=l...n im Berechnungs-Modul 23 berechnet und die Leistungs- werte Pi mit i=l...n den jeweiligen Positionen A des Schwingungsaufnehmers 5 zugeordnet werden, wobei der Bereich derjenigen Positionen Xi = Xk mit k=l ...m<n als derjenige Bereich D mit einem Defekt 10 in der Bewehrung 9 festgelegt wird, bei denen die zugehörigen Leistungswerte P kleiner als ein vorge- gebener Leistungs-Schwellwert P* mit Pk < P* sind.In another evaluation method, the powers i with i = l ... n of the output signals yι (t) obtained can optionally be calculated in the calculation module 23 and the power values Pi with i = l ... n in the respective positions A of Vibration sensor 5 are assigned, the range of those positions Xi = Xk with k = l ... m <n being defined as that range D with a defect 10 in the reinforcement 9, in which the associated power values P are less than a predetermined one Power threshold value P * with P k <P * are.
Die Erfindung ermöglicht es, eine zerstörungsfreie Untersuchung von Bewehrungen insbesondere in dauerbelasteten Betonbauteilen sicherzustellen. Die Erfindung eröffnet auch die Möglichkeit, dass nicht nur metallische Bewehrungen, sondern auch Nichtmetall-Bewehrungen in Betonbauteilen auf Defekte untersucht werden können.The invention makes it possible to ensure a non-destructive examination of reinforcements, in particular in permanently loaded concrete components. The invention also opens up the possibility that not only metallic reinforcements but also non-metal reinforcements in concrete components can be examined for defects.
Bezugszeichenliste 1 Einrichtung zum Erkennen von Defekten1 a device for detecting defects
2 Signalanalysator2 signal analyzer
21 Tor-Modul21 gate module
22 Speicher-Modul22 memory module
23 Berechnungs-Modul 24 Vergleichs-Modul23 Calculation module 24 Comparison module
25 Auswe te-Modul Bezugszeichenliste25 Expansion module LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Einrichtung zum Erkennen von De ekten1 Detection of defects
2 Signalanalysator 21 Tor-Modul 22 Speicher-Modul2 signal analyzer 21 gate module 22 memory module
23 Bereσhnungs-Modul23 Computation module
24 Vergleichs-Modul24 comparison module
25 Auswerte-Modul25 evaluation module
3 Generator 4 Luftspule3 generator 4 air coil
5 Schwingungsaufnehmer5 vibration sensors
6 Betonbauteil6 concrete component
7 bauteilzugewandtes Spulenende7 coil end facing component
8 Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung 9 Bewehrung8 Coil vibration sensor arrangement 9 Reinforcement
10 Defekt10 defect
11 Abstands-Einstelleinrichtung11 Distance adjustment device
12 Spulenhalter12 spool holders
13 Distanzeinsteller 14 Oberfläche des Betonbauteils13 Distance adjuster 14 Surface of the concrete component
i (t) tromimpuls a Distanz to Startimpuls imax maximale Stromstärkei (t) current pulse a distance to start pulse imax maximum current
ΔtA ImpulsanstiegszeitΔt A pulse rise time
ΔtB TotzeitΔt B dead time
ΔtF KurzzeitfensterΔt F short-term window
ΔtM Kurzmesszeit d Abstand Luftspule zum SchwingungsaufnehmerΔt M short measuring time d distance air coil to vibration sensor
X Position des Schwingungsaufnehmers i ( ) Ausgangs ignalX Position of the vibration sensor i () output signal
Δx Verschiebungs-Strecke von Position A zu Position xi+ιΔx displacement distance from position A to position x i + ι
Ki KorrelationswertKi correlation value
K* Korrelations-SchwellwertK * correlation threshold
Pi LeistungswertPi power value
P* Leistungs-SchwellwertP * power threshold
D Defektbereich D defect area

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Einrichtung zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Betonbauteilen, bestehend aus einem Generator zur Erzeugung elektrischer Stromimpulse, einer an den Generator angeschlossenen elektromagnetischen Spule, einem Schwingungsaufnehmer und einem Signalanalysator, der mit dem Schwingungsaufnehmer in Verbindung steht und die vom Schwingungsaufnehmer übermittelten Reflexionssignale auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanalysator 1. Device for detecting defects in reinforcements of concrete components, consisting of a generator for generating electrical current pulses, an electromagnetic coil connected to the generator, a vibration sensor and a signal analyzer, which is connected to the vibration sensor and evaluates the reflection signals transmitted by the vibration sensor, characterized in that the signal analyzer
(2) für eine Kurzmesszeit(ΔtM=t2-*tι) -Auswertung vorgesehen ist, der zumindest ein Tor-Modul (21) , das nach einer Totzeit Δtτ=tι-to zwischen dem StartZeitpunkt to des Stromimpulses i(t) und dem Messzeitbeginn t% Öffnet, ein Speicher-Modul (22) , ein Be- rechnungs-Modul (23) , ein Vergleichs-Modul (24) und ein Auswerte-Modul (25) zur Darstellung von Defekten (10) enthält, wobei die Module (21 bis 25) miteinander in Verbindung stehen, wobei die elektromagnetische Spule (4) als Luftspule ausgebildet ist, die mit ihrem bauteilzugewandten Spulenende (7) in einer vorgegebenen Distanz a im Zentimeterbereich von der Oberfläche (14) des Betonbau- teils (6) aus gerichtet entfernt angeordnet ist, wobei mindestens ein Schwingungsaufnehmer (5) in einem vorgegebenen Abstand d von der Luftspule (4) entfernt angeordnet ist und dem Schwingungsaufnehmer (5) Positionen xifi=l...n zum Betonbauteil (6) zugeordnet sind und wobei der Schwingungsaufnehmer (5) und die Luftspule (4) bei festem Abstand d zueinander sukzessive um mindestens eine defi- nierte Strecke Δx von Position A zu Position xi+ι verschiebbar angeordnet sind. . Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer (5) gemeinsam mit der Luftspule (4) sukzessive um die definierte Strecke Δx zum Verlauf der Bewehrung (9) auf der Oberfläche (14) des Betonbauteils (6) verschiebbar angeordnet ist.(2) is provided for a short measurement time (Δt M =t 2 -*tι) evaluation, which has at least one gate module (21), which after a dead time Δtτ = tι-to between the starting time to of the current pulse i (t) and the start of the measurement time t% opens, contains a memory module (22), a calculation module (23), a comparison module (24) and an evaluation module (25) for displaying defects (10), where the modules (21 to 25) are connected to one another, the electromagnetic coil (4) being designed as an air coil which, with its coil end (7) facing the component, is at a predetermined distance a in the centimeter range from the surface (14) of the concrete component ( 6) is arranged remotely, with at least one vibration sensor (5) being arranged at a predetermined distance d from the air coil (4) and the vibration sensor (5) having positions x if i = l...n to the concrete component (6) are assigned and the vibration sensor (5) and the air coil (4) are successively increased by at least a certain amount at a fixed distance d from one another. ned distance Δx from position A to position x i + ι are arranged displaceably. . Device according to claim 1, characterized in that the vibration sensor (5) together with the air coil (4) is arranged to be successively displaceable by the defined distance Δx to the course of the reinforcement (9) on the surface (14) of the concrete component (6).
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (14) des Betonbauteils (6) entsprechend der vorhandenen Bewehrung (9) in ein markiert vor- gegebenes Verschiebungs-Raster Δ i*Δxj zum rasterförmigen Abtasten/Abscannen mittels der vorgegebenen Anordnung von Luftspule (4) und Schwingungsaufnehmer (5) unterteilt ist.3. Device according to claim 1, characterized in that the surface (14) of the concrete component (6) corresponding to the existing reinforcement (9) is marked in a predetermined displacement grid Δ i * Δx j for grid-shaped scanning/scanning using the predetermined Arrangement of air coil (4) and vibration sensor (5) is divided.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand d zwischen dem Schwingungsaufnehmer (5) und der Luftspule (4) d=10cm bis d=30cm beträgt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distance d between the vibration sensor (5) and the air coil (4) is d = 10cm to d = 30cm.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Verschiebungs-Strecke Δx bzw. das Verschiebungs-Rastermaß Δx*Δ j sowie ein festgelegtes Kurzzeitfenster ΔtF, in dem der StartZeitpunkt t0, die Im- pulsanstiegszeit Δt , die Totzeit Δtτ und die Kurzmesszeit Δtu enthalten sind, sowie die Distanz a und der Abstand d aufeinander abgestimmt dimensioniert sind.5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the predetermined displacement distance Δx or the displacement grid dimension Δx*Δ j and a fixed short-time window Δt F in which the starting time t 0 , the pulse rise time Δt , the dead time Δt τ and the short measurement time Δt u are included, and the distance a and the distance d are dimensioned to match one another.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspule (4) und mindestens ein Schwingungsaufnehmer (5) eine Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung (8) bilden, in der eine Abstands-Einstelleinrichtung (11) eingebracht ist, mit der der Abstand d einstellbar ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the air coil (4) and at least one vibration sensor (5) form a coil-vibration sensor arrangement (8), in which a distance adjustment device (11) is introduced, with which the distance d is adjustable.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspule (4) mit einem Spulenhalter (12) und einem zugehörigen Distanzeinsteller (13) in Verbindung steht, mit dem die Distanz a des bauteilzugewandten Spulenendes (7) zur Oberfläche (14) des Betonbauteils (6) einstellbar ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the air coil (4) is connected to a coil holder (12) and an associated distance adjuster (13), with which the distance a of the coil end (7) facing the component to the surface (14 ) of the concrete component (6) is adjustable.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsaufnehmer (5) eine obere Grenzfrequenz von mindestens 5 kHz aufweisen.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration sensors (5) have an upper limit frequency of at least 5 kHz.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsaufnehmer (5) an unterschiedlichen Positionen x in definierten Abständen dι,d2 ... ds von der Luftspule (4) aus gerichtet angeordnet und bei gleichbleibenden Abständen dι,d2 ... ds voneinander um gleiche Streckenwerte Δx verschiebbar angeordnet sein, wobei die definierte Strecke Δx im Bereich von Δx — 1mm bis 8cm festlegbar ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration sensors (5) are arranged in a directed direction at different positions x at defined distances dι, d 2 ... d s from the air coil (4) and at constant distances dι, d 2 ... d s can be arranged to be displaceable from one another by the same distance values Δx, whereby the defined distance Δx can be set in the range of Δx - 1mm to 8cm.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsaufnehmer (5) an den Positionen Xi,i=l...n fest auf dem Betonbauteil (6) und/oder berührungslos zum Betonbauteil (6) angeordnet sind.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration sensors (5) are arranged firmly on the concrete component (6) and/or without contact with the concrete component (6) at the positions Xi,i=l...n.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsaufnehmer (5) zu der Luftspule (4) in einer dreiecksförmigen oder strahlenartigen geometrischen Formation angeordnet sind.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration sensors (5) are arranged in a triangular or ray-like geometric formation to the air coil (4).
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schwingungsaufnehmer/den Schwingungsaufnehmern (5) ein Tor-Modul (21) , ein Speichermodul (22) , ein Kor- relations-Modul (23) als Berechnungs-Modul, ein Schwellwert-Vergleichs-Modul (24) und ein Auswerte-Modul (25) in der genannten Reihenfolge nachgeschaltet sind, wobei die Module (21 bis 25) einer Steuer- und Rechnereinheit zugeordnet sind.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration sensor(s) (5) is provided with a gate module (21), a storage module (22), a correlation module (23) as a calculation module Threshold value comparison module (24) and an evaluation module (25) are connected downstream in the order mentioned, the modules (21 to 25) being assigned to a control and computer unit.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanalysator (2) im Tor-Modul (21) rαesszeitbegrenzende Mittel enthält, die das Tor-Modul (21) nach einer vorgegebenen Totzeit Δta=tι-to öffnen, die nachfolgende, sich anschließende Kurzmesszeit
Figure imgf000028_0001
für die Aufnahme eines Reflexionssignals festlegen und nach Mess- zeitende t2 wieder schließen.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal analyzer (2) in the gate module (21) contains time-limiting means which open the gate module (21) after a predetermined dead time Δta = tι-to, the following , followed by a short measurement time
Figure imgf000028_0001
for the Set the recording of a reflection signal and close it again after the end of the measuring time t 2 .
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anordnung von Luftspule (4) und Schwingungs- aufnehmer (5) austauschbare Spulen mit unterschiedlicher Spulengeometrie vorgesehen sind, wobei die Windungen spiralförmig in einer Ebene oder über einen Dreikantkörper gewickelt sind.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that interchangeable coils with different coil geometry are provided for the arrangement of the air coil (4) and vibration sensor (5), the turns being wound spirally in one plane or over a triangular body.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine mobile Einheit mit einem Generator (3) , mindestens einer Spulen-Schwingungsaufnehmer-Anordnung (8) , einem Computer sowie dem Tor-Modul (21) , dem Speichermodul (22) , dem Korrelations-Modul (23) , dem Schwellwert-Vergleichs-Modul (24) und dem Auswerte-Modul (25) ausgebildet ist.15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that it is a mobile unit with a generator (3), at least one coil vibration sensor arrangement (8), a computer and the gate module (21), the Memory module (22), the correlation module (23), the threshold comparison module (24) and the evaluation module (25) is formed.
16. Verfahren zur Erkennung von Defekten in Bewehrungen von Betonbauteilen mittels einer Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Ausbildung und eine elektromagnetische Umsetzung eines Stromimpulses i(t) innerhalb eines Betonbauteils (6) als auch eine Aufnahme eines Reflexionssignals durch mindestens einen Schwingungsaufnehmer (5) innerhalb eines vom Signalanalysator (2) angenommenen, vorgegebenen Kurzzeitfensters
Figure imgf000029_0001
für jede festge- legte Verschiebung Δx einer Anordnung von Luftspule (4) und Schwingungsaufnehmer (5) durchgeführt werden, wobei über einen Generator (3) zum Startzeitpunkt to der Stromimpuls i (t) mit einer maximalen Stromstärke ima* von 5 mindestens 500 Ampere und einer Impul anstiegszeit ΔtÄ von maximal zwei Millisekunden oberhalb der Oberfläche (14) des Betonbauteils (6) ausgelöst wird, wobei eine Kurz- messzeit Δt^r=t2-tι mit einem Messzeitende t2 des aufgenommenen Reflexionssignals nach einer Totzeit Δtτ=tι- o fest- L0 gelegt wird und die Totzeit Ati sich im Bereich von 40μs bis 120μs befindet.16. A method for detecting defects in reinforcements of concrete components by means of a device according to claims 1 to 15, characterized in that both a formation and an electromagnetic implementation of a current pulse i (t) within a concrete component (6) as well as a recording of a reflection signal by at least one vibration sensor (5) within a predetermined short-time window assumed by the signal analyzer (2).
Figure imgf000029_0001
for each specified The displacement Δx of an arrangement of air coil (4) and vibration sensor (5) can be carried out, with the current pulse i (t) with a maximum current intensity ima * of 5 at least 500 amperes and a pulse rise time Δt via a generator (3) at the starting time to Ä is triggered by a maximum of two milliseconds above the surface (14) of the concrete component (6), with a short measurement time Δt^r=t 2 -tι with a measurement time end t 2 of the recorded reflection signal after a dead time Δt τ =tι- o - L0 is set and the dead time Ati is in the range from 40μs to 120μs.
17. Verfahren nach Anspruch 16, durch folgende Schritte gekennzeichnet, L5 - Festlegung einer Totzeit Δtα.=tι-to und einer definierten Kurzmesszeit
Figure imgf000030_0001
zur Aufnahme von Reflexionssignalen im Signalanalysator (2) , - Senden eines Stromimpulses i (t) mittels des Generators (3) zu einem Startzeitpunkt to durch die Luftspule (4)17. The method according to claim 16, characterized by the following steps, L5 - determination of a dead time Δtα.=tι-to and a defined short measurement time
Figure imgf000030_0001
for recording reflection signals in the signal analyzer (2), - sending a current pulse i (t) by means of the generator (3) at a starting time to through the air coil (4)
_0 hindurch für jede festgelegte Verschiebung Δx der Luftspule (4) und des Schwingungsaufnehmers (5) im vorgesehenen Abstand d zueinander an den Positionen Xi,i=l...n jeweils eines Schwingungsaufnehmers (5) , - Aufnahme und elektrische Umsetzung des jeweiligen aku- _5 stischen Reflexionssignals durch jeweils einen Schwingungsaufnehmer (5) in ein zugehöriges elektrisches Ausgangssignal i (t) , - Übermittlung der AusgangsSignale y±(t) des Schwingungsaufnehmers (5) an den Signalanalysator (2) , - Aufnahme und Speicherung der jedem Reflexionssignal zugeordneten Position Xi,i=l ...n>4 und der jeweils zugehörigen AusgangsSignale y_(t) des jeweiligen Sσhwin- gungsaufnehmers (5) jeweils nach der Totzeit Δtτ für die definierte Kurzmesszeit ΔtM von mindestens 20 Mi- krosekunden oder längstens 80 Mikrosekunden durch den Signalanalysator (2) , - Korrelation der Ausgangssignale yι(t) untereinander und mit sich selbst und Vergleich mit einem definierten Korrelations-Schwellwert K* für jede festgelegte Verschiebung Δx der Anordnung von Luftspule und Schwxngungsaufnehmer an den Positionen Xi des jeweiligen Schwingungsaufnehmers (5) und - Anzeige von Ergebnissen des Vergleiches zur Visuali- sierung von Defekten (10) oder von Defektbereichen D in der Bewehrung (9) ._0 for each specified displacement Δx of the air coil (4) and the vibration sensor (5) at the intended distance d from one another at the positions Xi,i = l...n of each vibration sensor (5), - recording and electrical implementation of the respective aku - _5 static reflection signal through a respective vibration sensor (5) into an associated electrical output signal i (t), - transmission of the output signals y ± (t) of the vibration sensor (5) to the signal analyzer (2), - Recording and storing the position Xi,i=l...n>4 assigned to each reflection signal and the associated output signals y_(t) of the respective vibration sensor (5) after the dead time Δt τ for the defined short measurement time Δt M of at least 20 microseconds or a maximum of 80 microseconds through the signal analyzer (2), - correlation of the output signals yι(t) with each other and with themselves and comparison with a defined correlation threshold value K* for each defined displacement Δx of the arrangement of the air coil and vibration sensor at the positions Xi of the respective vibration sensor (5) and - display of results of the comparison to visualize defects (10) or defect areas D in the reinforcement (9).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale y±(t) des Schwingungsaufnehmers (5) innerhalb des Tor-Moduls (21) zum Messzeitbeginn tι=40μs...120μs nach dem Startzeitpunkt to für die definierte Kurzmesszeit
Figure imgf000031_0001
20μs...80μs zusammen mit den zugehörigen Positionen x± von dem Speiehe -Modul (22) gespeichert und anschließend die Luftspule (4) und der Schwingungsaufnehmer (5) um die definierte Verschiebungs-Strecke Δx im Zentimeterbereich auf eine andere Position xi+ι verschoben werden, wobei dann erneut ein kurzer Stromimpuls i(t) vom Generator (3) ausgelöst und das Ausgangssignal y1+ι(t) des Schwingungs- aufnehme s (5) über das Tor-Modul (21) aufgenommen und vom Speicher-Modul (22) gespeichert werden sowie der Zyklus von Verschiebungen auf die Positionen x±,i>l und der Messsignalspeicherung n (n>4) mal wiederholt wird, bis ein zu untersuchender Bereich der Länge L < n*Δx gemäß dem vorgegebenen Rastermaß des Betonbauteils (6) überstrichen ist.18. The method according to claim 17, characterized in that the output signals y ± (t) of the vibration sensor (5) within the gate module (21) at the start of the measurement time tι = 40μs...120μs after the start time to for the defined short measurement time
Figure imgf000031_0001
20μs...80μs together with the associated positions x ± are stored by the Speiehe module (22) and then the air coil (4) and the vibration sensor (5) by the defined displacement distance Δx in the centimeter range to another position x i+ ι be shifted, whereby a short current pulse i(t) is then triggered again by the generator (3) and the output signal y 1+ ι(t) of the oscillation record s (5) are recorded via the gate module (21) and stored by the memory module (22) and the cycle of displacements to the positions x ± ,i>l and the measurement signal storage is repeated n (n>4) times until an area to be examined of length L < n*Δx has been covered in accordance with the specified grid dimension of the concrete component (6).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen, auf die Kurzmesszeit ΔtM begrenzten AusgangsSignale yι(t) ,i=l...n in dem Korrelations-Modul (23) mit sich selbst und untereinander korreliert und die dabei erhaltenen maximalen Korrelationswerte Kij mit i=l...n, j=l...n den jeweiligen Positionen x± des Schwingungsaufnehmers (5) zugeordnet sowie mit einem Korrelations-Schwellwert K* verglichen werden sowie die Ergebnisse des Vergleiches durch das Auswerte-Modul (25) dargestellt werden, wobei der Bereich derjenigen Positionen X = xk mit k=l...m<n als derjenige Bereich D mit einem Defekt (10) in der Bewehrung (9) festgelegt wird, bei denen die zugehörigen Korrelationswerte Kij kleiner als ein vorgegebener Korrelations-Schwellwert K* mit KXj < K* sind.19. The method according to one of claims 17 or 18, characterized in that the obtained output signals yι(t),i=l...n, limited to the short measurement time Δt M , in the correlation module (23) with themselves and with each other correlated and the resulting maximum correlation values Ki j with i=l...n, j=l...n are assigned to the respective positions x ± of the vibration sensor (5) and compared with a correlation threshold value K* as well as the results of Comparison can be represented by the evaluation module (25), the area of those positions X = x k with k=l...m<n being defined as the area D with a defect (10) in the reinforcement (9), in which the associated correlation values Kij are smaller than a predetermined correlation threshold K* with K Xj < K*.
20. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise von den erhaltenen AusgangsSignalen _(t) deren Leistungen P± mit i=l...n berechnet und die Leistungswerte P mit i=l...n den jeweiligen Positionen i des Schwingungsaufnehmers (5) zugeordnet werden, wobei der Bereich derjenigen Positionen Xi = x* mit k=l .. ,m<n als derjenige Bereich D mit einem Defekt (10) in der Bewehrung (9) festgelegt wird, bei denen die zugehörigen Leistungswerte P* kleiner als ein vorgegebener Leistungs- Sσhwellwert P* mit Pk < P* sind.20. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the output signals _(t) obtained are optionally calculated for their powers P ± with i=l...n and the power values P with i=l...n for the respective ones Positions i of the vibration sensor (5), the area of those positions Xi = x * with k = l .. , m <n being defined as the area D with a defect (10) in the reinforcement (9) in which the associated Power values P* are smaller than a predetermined power well value P* with P k <P*.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen This includes 2 sheets of drawings
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