电磁法在钢筋混凝土检测中的应用研究
发布时间：2020-12-09 10:14
钢筋混凝土材料是现代基础建筑设施中必不可少的材料,随着土木工程行业的大力发展,越来越多的人意识到钢筋混凝土建筑的耐久性问题不容小觑。钢筋混凝土建筑如果发生钢筋锈蚀将会影响建筑结构的整体性能,若不及时采取维修补救措施,将会造成严重的事故,危及到人们的生命财产安全。因此,加强对钢筋锈蚀程度的监测至关重要。本课题主要设计了一个钢筋混凝土锈蚀监测系统,运用电磁传感器,结合远程端系统与中央控制端系统,通过无线传输技术,最终实现对不同钢筋锈蚀程度实时监测的功能。通过对不同钢筋锈蚀程度数据的分析,可以提前预知钢筋混凝土建筑的使用寿命,及时提供加固,避免安全事故的发生。本文主要所做的研究工作如下:(1)根据钢筋混凝土锈蚀监测系统要实现的功能,对其进行了总体设计;结合电磁传感器的理论知识,阐述其实现钢筋锈蚀程度检测的可行性。(2)对电磁传感器电路进行设计及优化。通过Saber仿真,确定各元器件参数对传感器性能参数的影响,为传感器最优元器件参数的选择提供依据;对传感器电感的制作进行简单阐述,通过试验验证传感器的可行性及灵敏度;为了满足钢筋锈蚀监测系统对多种钢筋锈蚀程度的监测要求,对电磁传感器电路提出改进,...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２公路产生裂缝的照片??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｉｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｃｒａｃｋｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｈｉｇｈｗａｙ??
２．１系统的整体结构与功能介绍??钢筋锈蚀监测系统主要是由两个系统构成，分别为：远程端系统、中央控制??端系统。其监测系统的结构框图如图２．１所示。??！?＾无线电磁１?ｚｒｉｉ?Ｉ?（（ｆ）?处理结果！??．?锅合检测信号Ｔ?；?ｉ?ＡｆＣＶ１?、??Ｉ?Ｗ场一??传感器?检测电路?无线收发器丨?数据接收端??混凝土内部?＾＾?人机交互界面??！?Ｉ?管理人员??混凝土外部数据采集系统ｉ?Ｌ?：??远程端系统?中央控制端系统??图２．１钢筋锈蚀监测系统的结构框图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??远程端系统包括电磁传感器部分与外部数据采集系统。此传感器电路是根据??电磁耦合原理进行设计的，将其感应电路部分埋在钢筋混凝土结构里边，置于钢??筋附近，其读取电路置于钢筋混凝土结构的外边。外部数据采集系统主要包括外??部检测电路与无线收发器。外部检测电路部分主要是由电磁传感器读取电路、??ＳＴＭ３２单片机、ＤＤＳ扫频模块、低通滤波电路、放大电路、峰值检波电路组成。??ＳＴＭ３２单片机通过控制ＤＤＳ扫频模块产生交流扫频信号，经过低通滤波电路去除??干扰，放大电路给传感器读取电路提供能源，峰值检波电路将交流信号变为直流??信号，然后进入Ａ／Ｄ采集电路将模拟电压量转换为数字量，最后将采集到的钢筋??８??
??２．２电磁传感器设计原理??电磁传感器的安装图如图２．２所示，电磁传感器的感应电路经过封装后提前安??装在钢筋混凝土结构的内部，外部读取电路的电感放置在钢筋混凝土结构外边，??与感应电路的电感正对应，两电感之间是通过电磁耦合原理实现能量传递的。??读取电感一—??????信号采集电路部分??Ｉ?Ｉ??＾＾钢筋混凝土结构??感砬电感?＾??图２．２电磁传感器的安装图??Ｆｉｇ．２．２?Ｔｈｅ?ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｅｎｓｏｒ??美国Ｔｅｘａｓ大学的马修等研究人员研制出一种基于ＬＣ谐振电路的无引线传感??器。工作原理简述如下：扫频信号源电路发出交流信号作用在读取电感上，使之??生成变化的磁场，当交变磁场的频率和ＬＣ振荡电路的谐振频率相同时，这时读取??电感阻抗最小，这样通过测定读取电感阻抗的最小值就能判断ＬＣ振荡电路的频??率。其电路如图２．３所示。??该传感器由左边的读取电路（主要包括信号发生模块与读取电感）与感应电??路（主要包括感应电感与电容）两部分构成。感应电路的固有频率通过Ｔｈｏｍｓｏｎ??Ｆｏｒｍｕｌａ可以得出：??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土文物建筑的病害检测技术应用——以浙江省宁波鼓楼为例[J]. 童芸芸,余辉,叶良,王华超,吕伟加. 浙江科技学院学报. 2017(03)
[2]地铁隧道结构无损检测方法与病害实例处理分析[J]. 范伟. 居业. 2017(03)
[3]水利工程钢筋锈蚀检测应用研究[J]. 冯文甫. 水利水电技术. 2016(09)
[4]海洋环境下桥墩耐久性质量检测评估[J]. 王彬. 福建交通科技. 2016(02)
[5]基于Saber的运算放大器模型及参数测试方法分析[J]. 吴海超,时晓东,陈皓,许皓,张亮. 航天控制. 2015(04)
[6]Saber仿真技术在电力电子教学中的应用[J]. 周凯,吴晓刚,那日沙,刘端增. 实验技术与管理. 2015(04)
[7]电涡流式接近开关用铁氧体磁芯[J]. 杜成虎,董生玉,孙蒋平,申志刚. 磁性材料及器件. 2013(02)
[8]建筑钢筋混凝土结构耐久性改善措施及质量监督之我见[J]. 苏丽丽. 民营科技. 2013(02)
[9]混凝土中钢筋腐蚀实时监测研究现状及展望[J]. 熊传胜,蒋林华,王维春,宋子健,王涛. 材料导报. 2012(11)
[10]路桥工程中钢筋混凝土的腐蚀及其保护措施[J]. 刘军. 中国新技术新产品. 2012(08)
博士论文
[1]基于概率的混凝土结构耐久性设计与评定[D]. 刘海.西安建筑科技大学 2008
硕士论文
[1]基于射频的混凝土钢筋腐蚀检测技术研究[D]. 张腾.南京航空航天大学 2016
[2]盐溶液环境中双掺混凝土内钢筋锈蚀速率的试验研究[D]. 宋立康.南京工业大学 2015
[3]基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究[D]. 冯得明.长沙理工大学 2012
[4]数字式超声波探伤仪的设计[D]. 张立平.东北大学 2010
[5]MEMS电容加速度传感器读出电路中的低通滤波器的研究设计[D]. 文毅贤.西安电子科技大学 2009
[6]基于DDS的扫频信号源设计与实现[D]. 胡力.南京理工大学 2006
本文编号：2906721
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２公路产生裂缝的照片??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｉｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｃｒａｃｋｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｈｉｇｈｗａｙ??
２．１系统的整体结构与功能介绍??钢筋锈蚀监测系统主要是由两个系统构成，分别为：远程端系统、中央控制??端系统。其监测系统的结构框图如图２．１所示。??！?＾无线电磁１?ｚｒｉｉ?Ｉ?（（ｆ）?处理结果！??．?锅合检测信号Ｔ?；?ｉ?ＡｆＣＶ１?、??Ｉ?Ｗ场一??传感器?检测电路?无线收发器丨?数据接收端??混凝土内部?＾＾?人机交互界面??！?Ｉ?管理人员??混凝土外部数据采集系统ｉ?Ｌ?：??远程端系统?中央控制端系统??图２．１钢筋锈蚀监测系统的结构框图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??远程端系统包括电磁传感器部分与外部数据采集系统。此传感器电路是根据??电磁耦合原理进行设计的，将其感应电路部分埋在钢筋混凝土结构里边，置于钢??筋附近，其读取电路置于钢筋混凝土结构的外边。外部数据采集系统主要包括外??部检测电路与无线收发器。外部检测电路部分主要是由电磁传感器读取电路、??ＳＴＭ３２单片机、ＤＤＳ扫频模块、低通滤波电路、放大电路、峰值检波电路组成。??ＳＴＭ３２单片机通过控制ＤＤＳ扫频模块产生交流扫频信号，经过低通滤波电路去除??干扰，放大电路给传感器读取电路提供能源，峰值检波电路将交流信号变为直流??信号，然后进入Ａ／Ｄ采集电路将模拟电压量转换为数字量，最后将采集到的钢筋??８??
??２．２电磁传感器设计原理??电磁传感器的安装图如图２．２所示，电磁传感器的感应电路经过封装后提前安??装在钢筋混凝土结构的内部，外部读取电路的电感放置在钢筋混凝土结构外边，??与感应电路的电感正对应，两电感之间是通过电磁耦合原理实现能量传递的。??读取电感一—??????信号采集电路部分??Ｉ?Ｉ??＾＾钢筋混凝土结构??感砬电感?＾??图２．２电磁传感器的安装图??Ｆｉｇ．２．２?Ｔｈｅ?ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｅｎｓｏｒ??美国Ｔｅｘａｓ大学的马修等研究人员研制出一种基于ＬＣ谐振电路的无引线传感??器。工作原理简述如下：扫频信号源电路发出交流信号作用在读取电感上，使之??生成变化的磁场，当交变磁场的频率和ＬＣ振荡电路的谐振频率相同时，这时读取??电感阻抗最小，这样通过测定读取电感阻抗的最小值就能判断ＬＣ振荡电路的频??率。其电路如图２．３所示。??该传感器由左边的读取电路（主要包括信号发生模块与读取电感）与感应电??路（主要包括感应电感与电容）两部分构成。感应电路的固有频率通过Ｔｈｏｍｓｏｎ??Ｆｏｒｍｕｌａ可以得出：??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土文物建筑的病害检测技术应用——以浙江省宁波鼓楼为例[J]. 童芸芸,余辉,叶良,王华超,吕伟加. 浙江科技学院学报. 2017(03)
[2]地铁隧道结构无损检测方法与病害实例处理分析[J]. 范伟. 居业. 2017(03)
[3]水利工程钢筋锈蚀检测应用研究[J]. 冯文甫. 水利水电技术. 2016(09)
[4]海洋环境下桥墩耐久性质量检测评估[J]. 王彬. 福建交通科技. 2016(02)
[5]基于Saber的运算放大器模型及参数测试方法分析[J]. 吴海超,时晓东,陈皓,许皓,张亮. 航天控制. 2015(04)
[6]Saber仿真技术在电力电子教学中的应用[J]. 周凯,吴晓刚,那日沙,刘端增. 实验技术与管理. 2015(04)
[7]电涡流式接近开关用铁氧体磁芯[J]. 杜成虎,董生玉,孙蒋平,申志刚. 磁性材料及器件. 2013(02)
[8]建筑钢筋混凝土结构耐久性改善措施及质量监督之我见[J]. 苏丽丽. 民营科技. 2013(02)
[9]混凝土中钢筋腐蚀实时监测研究现状及展望[J]. 熊传胜,蒋林华,王维春,宋子健,王涛. 材料导报. 2012(11)
[10]路桥工程中钢筋混凝土的腐蚀及其保护措施[J]. 刘军. 中国新技术新产品. 2012(08)
博士论文
[1]基于概率的混凝土结构耐久性设计与评定[D]. 刘海.西安建筑科技大学 2008
硕士论文
[1]基于射频的混凝土钢筋腐蚀检测技术研究[D]. 张腾.南京航空航天大学 2016
[2]盐溶液环境中双掺混凝土内钢筋锈蚀速率的试验研究[D]. 宋立康.南京工业大学 2015
[3]基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究[D]. 冯得明.长沙理工大学 2012
[4]数字式超声波探伤仪的设计[D]. 张立平.东北大学 2010
[5]MEMS电容加速度传感器读出电路中的低通滤波器的研究设计[D]. 文毅贤.西安电子科技大学 2009
[6]基于DDS的扫频信号源设计与实现[D]. 胡力.南京理工大学 2006
本文编号：2906721
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