钢筋混凝土保护层厚度的无损检测方法的分析-机械电子工程专业论文.docxVIP

河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 钢筋混凝土保护层厚度的无损检测方法的研究 钢筋混凝土保护层厚度的无损检测方法的研究 PAGE PAGE 1 PAGE PAGE 10 第一章 绪论 §1-1 课题研究的意义 在国民经济的许多重要应用领域中，为了保证建筑行业的安全，比如含有钢筋的楼板，墙体，飞机 跑道等钢筋混凝土保护层的厚度，要求检测系统能准确检测出保护层的厚度，同时，为了更加全面而有 效的做出安全评估，要求无损检测系统能尽可能深的精确的检测到钢筋混凝土的保护层厚度。 课题研究意义：第一，本课题的研究成果直接面向工程应用，对于开发与研制实用的钢筋混凝土保 护层厚度检测装置具有重要的指导作用，并对检测装置的智能化、计算机化、自动化的研究具有实际的 促进作用。第二，本研究将进一步深入研究涡流无损检测方法的理论，促进我国涡流无损检测理论与技 术在无损检测中的应用和发展。 §1-2 涡流检测技术及其发展 电涡流检测是近年来发展快速的一项无损检测技术。它与射线检测 、超声检测 、磁粉检测、渗透 检测并称为五大无损检测技术（Non-Destructive Technology，NDT）。涡流检测与射线检测相比，对人 体没有辐射危害，且能够在恶劣环境下工作；与超声检测相比，无需藕合剂；与磁粉检测相比，可用于 任何导电媒质；与渗透检测相比，不仅可检测部件的表面开口缺陷，还可检测内部缺陷。对于多层结构 中出现的缺陷，涡流检测具有独特的优势[1]。 电涡流检测作为新兴检测技术的一种，是以电磁感应原理为基础，其基本理论是通过对处于探头线 圈形成的电磁场中的被测体（必须是金属导体）及其周围空间区域列出麦克斯韦方程及边界条件，然后 进行求解，以确定探头线圈的阻抗特性（或者感应电压）的变化与被测体各影响因素之间的关系。电涡 流检测技术具有非接触、无污染、操作方便等特点，因此受到广大无损检测工作者的欢迎[2][3]。 涡流检测按激励方式和检测原理的不同可以分为单频涡流、多频涡流、远场涡流、磁光涡流、脉冲 涡流等，下面对这些技术的发展简要的加以介绍。 1、单频涡流检测技术 单频涡流检测技术主要是使用一个频率相同的正弦波电压或者电流作为激励信号，通过在复阻抗平 面图上观察缺陷对检测信号的影响，而推知被测物体的电磁特性[4]。通过检测信号的相位和幅值变化再 结合检测人员以往的经验，就可以大致判断出试件的缺陷性质。显然，由于固有的人员因素，使得这种 方法无法精确定量的描述深度，缺陷的大小等物理性质[5]。 2、多频涡流检测技术 多频涡流检测技术是 1970 年美国科学家Libby首先提出来的，该方法采用几个频率同时工作，能有 效地抑制多个干扰因素，一次性提取多个所需的信号（如缺陷信息、壁厚情况等）。它比用单个频率正 弦波作为激励信号的试验方法能获得更多的数据。检验中如何充分利用所获取的丰富信号，对这些信号 进行分析处理是多频涡流法所要解决的问题所在。其缺点和单频涡流检测技术一样[6]，无法精确定量的 描述缺陷的物理性质。 3、远场涡流检测技术 远场涡流检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术。探头通常为内通过式，由激励线圈 和检测线圈构成，检测线圈与激励线圈相距约 2 倍管内径的长度，激励线圈通以低频交流电，检测线圈 能拾取发自激励线圈穿过管壁厚又返回管内的涡流信号，从而有效的检测金属管子的内、外壁缺陷和管 壁的厚薄情况。探头在管内的摆动对检测也基本没有影响。目前认为，远场涡流检测技术是管道在役检 测最有前途的技术。 4、磁光涡流检测技术 磁光涡流检测技术就是根据法拉第磁光效应和电磁感应定律而得出的一种新的电磁涡流检测技术。 磁光涡流成像仪用涂覆鉍的石榴石氧化铁材料薄片组成磁光效应传感器，利用放置在片上的线圈产生交 变磁场，而被检测表面区涡流及其产生感生磁场的变化则以不同的偏转角反射的磁光信号来给出，此信 号可由电荷耦合器件（CCD）检测器接受，并经分析显示在检测器上[1]。 5、脉冲涡流检测技术 同传统涡流检测技术相比，脉冲涡流检测技术（Pulsed Eddy Currents，PEC）采用的激励电流是具 有一定脉冲宽度的方波。在激励电流作用下，线圈中会产生一个快速衰减的脉冲磁场,变化的磁场在导 体中感应出瞬时涡流，瞬时涡流又感应出一个与脉冲磁场反向的磁场，从而使线圈的等效阻抗发生变化。 在放置探头的每一个位置，检测线圈都能够得到一组电压与时间的波形，此波形是一条电压振荡-衰减 的曲线[9]，由于电压的衰减速度的快慢和振荡幅值的大小等特性与探头附近区域内不同厚度的试件有 关，通过分析此曲线的特征，就能够得到测量区域内试件的厚度信息。 本课题主要是利用的脉冲涡流检测技术，下面对脉冲涡流检测技术的发展作一详细介绍。 §1-3 脉冲涡