一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法与流程

1.本发明涉及钢筋厚度检测领域，尤其涉及一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法。


背景技术：

2.钢筋扫描仪是一种便携式智能无损检测设备，主要用于钢筋混凝土结构施工质量的检测，能够测定钢筋位置、走向及分布情况，检测钢筋保护层厚度及钢筋直径，还对非磁性和非导电介质中的磁性体及导电体进行检测。
3.现有钢筋保护层厚度检测仪，均为一组左右分布的接收线圈，一维检测方式。只能够检测出某一点的保护层厚度值。无法判定钢筋走向，横向箍筋的分布情况。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，所述扫描方法包括：
6.脉冲电流流入扫描仪的激励线圈，激发脉冲磁场；
7.处于所述脉冲磁场中的钢筋产生瞬时涡流；
8.所述瞬时涡流产生的磁场在所述扫描仪的检测线圈上感应出随时间变化的电压信号；
9.根据所述电压信号计算钢筋位置和保护层的厚度。
10.可选的，所述检测线圈为多通道传感器。
11.可选的，所述瞬时涡流产生的磁场在所述扫描仪的检测线圈上感应出随时间变化的电压信号具体包括：
12.采用线性回归算法对所述多通道传感器采集到的信号进行融合，获得融合结果。
13.可选的，所述多通道传感器包括发射大线圈、多个发射小线圈和多个接收线圈。
14.可选的，采用线性回归算法对所述多通道传感器采集到的信号进行融合还包括：
15.对多通道信号融合关系进行建模；
16.训练数据其中y∈r是连续值，一共有n个样本，回归分析的目标是学习一个从输入x到输出y的映射f；
17.若假设映射f为一个线性函数，y＝f(x|w)＝w
t
x；
18.其中，x为采集到的信号量，为系统输入的变量，w为模型的参数集合，y为厚度值，经过系统运算后的输出结果。
19.本发明提供的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，所述扫描方法包括：脉冲电流流入扫描仪的激励线圈，激发脉冲磁场；处于所述脉冲磁场中的钢筋产生瞬时涡流；所述瞬时涡流产生的磁场在所述扫描仪的检测线圈上感应出随时间变化的电压信号；根据
所述电压信号计算钢筋位置和保护层的厚度。采用线性回归算法对多通道传感器信号进行融合，不仅能有效地提高测量精度，还能在扫描仪中可视化地展示出钢筋的位置、走向及分布情况。
20.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1为本发明实施例提供的脉冲涡流检测原理图；
23.图2为本发明实施例提供的单通道信号波形图；
24.图3为本发明实施例提供的多通道电磁感应传感器布局图；
25.图4为本发明实施例提供的多通道结果融合示意图；
26.图5为本发明实施例提供的多通道钢筋位置结果显示图；
27.图6为本发明实施例提供的检测效果图。
具体实施方式
28.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
29.本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
30.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
31.如图1所示，脉冲涡流检测技术：
32.脉冲涡流检测技术就是以脉冲电流通入扫描仪的激励线圈，激发一个脉冲磁场，在处于该磁场中的导体试件中产生感生瞬变涡流，脉冲涡流所产生的磁场在扫描仪检测线圈上感应出随时间变化的电压信号，从而达到检测目的。
33.单通道信号变化：实际测量中，基于电磁感应原理，位于钢筋扫描仪底板的线圈接收到的能量值与线圈到钢筋的直线距离反相关，距离越小则能量越大。在检测时，仪器由远及近通过钢筋正上方之后，又远离钢筋，能量值由小增大，然后再减小。因此仪器传感器测量得到的信号是一个类似正态分布的波形，如图2所示。
34.扫描仪底板的线圈离钢筋越近测量到的信号量越大，因此可以通过平移扫描仪，测量电信号量的变化曲线，根据曲线中的波峰位置确定钢筋的位置，根据曲线中波峰信号量，查表得到钢筋保护层厚度。
35.多通道扫描方法：
36.为提高测量精度，本发明采用线性回归算法对多通道传感器采集到的信号进行融合，并根据融合后的结果，计算钢筋位置及保护层厚度。多通道电磁感应复合结构模型示意图如图3所示。
37.其中，l指初级发射线圈，用于产生磁场环境；s1～s5指次级发射线圈，用于产生磁场环境；t1～t6指接收线圈，用于接收发射线圈磁场衍生信号。
38.根据实验真实数据，对多通道信号融合关系进行建模。给定训练数据其中y∈r是连续值，一共有n个样本，回归分析的目标是学习一个从输入x到输出y的映射f。若假设映射f为一个线性函数，
39.y＝f(x|w)＝w
t
x
40.其中，x为采集到的信号量，为系统输入的变量，w为模型的参数集合，y为厚度值，经过系统运算后的输出结果。
41.基于线性回归的多通道传感器信号融合示意图如图4所示。
42.因多通道的传感器为纵向分布，根据不同通道计算得到的钢筋位置还能可视化底展示钢筋的分布情况，如下图5所示，图中左边为竖直分布的一条钢筋显示结果，右边为倾斜分布的一条钢筋显示结果。效果图如图6所示。
43.有益效果：通过增加通道数量，纵向5个通道，通过综合分析不同通道定位到的钢筋位置、保护层厚度值，能够确定钢筋走向，箍筋分布情况。用于修正保护层厚度值。本发明为基于电磁感应的多通道扫描方法，采用线性回归算法对多通道传感器信号进行融合，不仅能有效地提高测量精度，还能在扫描仪中可视化地展示出钢筋的位置、走向及分布情况。
44.以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述扫描方法包括：脉冲电流流入扫描仪的激励线圈，激发脉冲磁场；处于所述脉冲磁场中的钢筋产生瞬时涡流；所述瞬时涡流产生的磁场在所述扫描仪的检测线圈上感应出随时间变化的电压信号；根据所述电压信号计算钢筋位置和保护层的厚度。2.根据权利要求1所述的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述检测线圈为多通道传感器。3.根据权利要求2所述的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述瞬时涡流产生的磁场在所述扫描仪的检测线圈上感应出随时间变化的电压信号具体包括：采用线性回归算法对所述多通道传感器采集到的信号进行融合，获得融合结果。4.根据权利要求2所述的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，所述多通道传感器包括发射大线圈、多个发射小线圈和多个接收线圈。5.根据权利要求3所述的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，其特征在于，采用线性回归算法对所述多通道传感器采集到的信号进行融合还包括：对多通道信号融合关系进行建模；训练数据其中y∈r是连续值，一共有n个样本，回归分析的目标是学习一个从输入x到输出y的映射f；若假设映射f为一个线性函数，y＝f(x|w)＝w
t
x；其中，x为采集到的信号量，为系统输入的变量，w为模型的参数集合，y为厚度值，经过系统运算后的输出结果。

技术总结
本发明提供的一种多通道钢筋混凝土钢筋结构扫描方法，所述扫描方法包括：脉冲电流流入扫描仪的激励线圈，激发脉冲磁场；处于所述脉冲磁场中的钢筋产生瞬时涡流；所述瞬时涡流产生的磁场在所述扫描仪的检测线圈上感应出随时间变化的电压信号；根据所述电压信号计算钢筋位置和保护层的厚度。采用线性回归算法对多通道传感器信号进行融合，不仅能有效地提高测量精度，还能在扫描仪中可视化地展示出钢筋的位置、走向及分布情况。走向及分布情况。走向及分布情况。


技术研发人员：赵基程 康泉 张渤海 熊昌盛 颜胜才 张浩 张方俊 郭鹏飞 姜文峰 杨柳 田宇轩
受保护的技术使用者：北京海创高科科技有限公司
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2022/5/17