一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，属于电磁检测领域。本方法通过立方体永磁体建立稳定的空间磁场，并在永磁体下方对称位置布置多个霍尔元件构建磁场强度检测阵列，利用不同的组合方式对霍尔元件检测值进行处理，进而分析得到水泥杆内主筋的位置、偏转方向及角度等信息。本发明专利技术充分结合了磁测量无损检测技术无需对水泥杆进行剔凿和测量阵列式传感器检测信息多样化的优点，避免了传统有损检测法对水泥杆造成损害的缺陷以及电磁检测法无法判断水泥杆内主筋走向的问题，极大的提高了测量效率和测量精度，为水泥杆内主筋位置判断提供了一种切实可行的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法
本专利技术属于电磁检测领域，涉及一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法。
技术介绍
对主筋位置进行判断，包括对主筋间距、倾斜角度及保护层厚度的判断，是对电力水泥杆内部钢筋进行状态检测，评估钢筋混凝土结构抗压强度及使用寿命的一种必要手段。准确地掌握电力水泥杆内主筋位置的实际情况，可以验证混凝土钢筋结构稳定性，对保障电力设施安全运行、提供可靠的国民经济电力供给有着重要的意义。目前，对水泥杆中的主筋位置进行检测的方法主要分为有损检测法和无损检测法。有损检测需要将主筋从混凝土中剔凿暴露出来，然后通过用游标卡尺等精密仪器测量钢筋直径和内部钢筋网距离混凝土表面的距离，进一步判断内部钢筋状态情况。有损检测法的优点是非常直观、准确性较高，但是需要投入较大的人力，并且会对电力水泥杆造成明显的损伤，显著影响电力水泥杆的承载能力。而无损检测法通过电磁感应、红外信号以及雷达检测等方式，只需要将传感器放置在电力水泥杆混凝土表面即可实现对内部主筋的检测，操作简单安全，对电杆不会造成损伤，但是在检测功能及检测精度上却存在一定的局限性。无损检测法主要有以下几种方法：探地雷达检测法，发射高频电磁波遇到钢筋等与混凝土介电常数不同的物体时反射回天线，根据回波完成测量。该方法探测深度深，扫描范围广，但是其设备价格昂贵，设备重不宜携带；②红外成像法，通过检测物体表面辐射的红外线完成测量，其测量面积大，可远距离测试，但不能测得钢筋保护层厚度及直径；③放射线法，通过发射放射线并在另一端接收，完成对混凝土内部结构的成像，其优点是成像清晰，缺点是价格昂贵且有放射性，检测装置复杂；④电磁感应测量法，由传感器在被测结构内部产生电磁场，同时接收结构内钢筋的感应磁场，转换成电信号并实现测量，其设备轻便且成本低，但是探测深度一般，不容易探测出复杂钢筋结构。现有水泥杆钢筋检测方法通常利用电磁感应原理对主筋结构及其参数进行检测，但是在结构检测方面普遍存在定位不准的问题，仅能完成主筋大致定位，对主筋角度偏差不敏感，且在主筋排列复杂区域或钢筋产生扭转形变等情况定位准确性较差；其次，市场上的钢筋检测装置通常针对房屋等建筑设施中的平面钢筋结构设计，无法直接应用于水泥电杆圆柱型主筋结构的判断。因此，如何提供一种对电杆中的主筋结构的无损检测方法，在获取主筋结构的同时减低对电杆承载力的损伤，并且对主筋偏转角度进行测量，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，该方法包括以下步骤：S1：磁场强度的检测；S2：主筋中心位置的判断；S3：主筋偏转角度的判断与测量；S4：主筋保护层厚度的分析。可选的，所述S1具体为：采用立方体永磁体构成空间激发磁场，并在立方体永磁体四个角正下方放置霍尔元件构成磁场强度检测阵列；立方体产生的空间磁场关于竖直方向中心轴对称，霍尔元件所处位置磁场强度相同，在没有钢筋的情况下检测到的值保持一致；当有钢筋出现在空间磁场中时，根据磁化特性改变霍尔元件所处位置的磁场强度，分析磁场强度检测阵列采集到的磁场强度变化特征，进行电力水泥杆内主筋位置的判断；无钢筋时霍尔元件检测阵列所处位置磁场强度相同，当主筋磁化效应对空间磁场产生影响时，分析检测到的磁场强度变化情况得到不同的主筋位置信息。可选的，所述S2具体为：主筋中心位置定义为主筋处于检测阵列中心正下方时的位置；根据磁感应测量原理，当主筋正好经过传感器中心位置时，处于对角的两组霍尔元件理论上处于相同的磁场强度B下，得到两组相同的检测值a1＝a3,a2＝a4，其中a1、a3为第一组对角检测值，a2、a4为第二组对角检测值；令Y1＝a1+a2,Y2＝a3+a4，平行水泥杆表面移动传感器，当Y1＝Y2时判断主筋处于检测阵列中心正下方，确定主筋的中心位置；主筋的偏离和偏转对不同位置的空间磁场强度影响不同，根据分组计算霍尔元件检测得到的磁场强度值，来确定钢主筋的中心位置，主筋的偏转方向及角度。可选的，所述S3具体为：令中心位置为原点O，与主筋走向相一致的方向为y轴建立空间直角坐标系；当主筋处于霍尔元件正下方并发生x方向偏转时，令偏转角为θx；靠近主筋的一组对角霍尔元件a2、a4所处位置磁场强度明显强于远离主筋的一组对角霍尔元件a1、a3所处位置的磁场强度；Y3Y3＝a1+a3,Y4＝a2+a4，Y3<Y4,θx<0°，沿z轴逆时针旋转传感器，直到Y3＝Y4，判断传感器偏离程度与主筋偏离程度相一致，记录下此时传感器的偏离角度，确定水泥杆内主筋在x方向上的偏离角度大小；记录此时传感器旋转角度即为主筋X方向上的偏转角度；令Y5＝a1+a4,Y6＝a2+a3，比较Y5和Y6的大小判断主筋是否存在z方向的偏转；当检测到主筋存在z方向的偏转时，令偏转角为θz；沿x轴旋转传感器，当Y5＝Y6时θz＝0°，记录此时传感器旋转角度即为主筋z方向上的偏转角度；不同方向上的偏转对不同位置的磁场强度影响不同，根据分组计算霍尔元件检测得到的磁场强度值，判断主筋的偏转方向及角度，解决无法确定主筋走向的问题。可选的，所述S4具体为：当主筋处于磁阵列检测中心，且与检测阵列平面平行，得到a1＝a2＝a3＝a4；此时通过ad采样将采集到的a1、a2、a3和a4进行累加；假设S＝a1+a2+a3+a4，时S的值只与主筋保护层L有关，S＝f(L)，在完成主筋定位的前提下改变主筋保护层厚度L，根据检测得到的S建立S-L数据库，通过支持向量机回归SVR模型进行数据分析，得到S与保护层厚度L之间的关系；通过检测建立保护层厚度与检测值之间的S-L数据库，利用支持向量机回归SVR模型进行数据训练，再利用训练好的模型进行数据分析得到准确的保护层厚度值。本专利技术的有益效果在于：本方法通过理论分析钢筋在磁场中的磁化特性，以及仿真分析永磁体阵列的磁场分布情况，结合磁感应测量方法测量原理，通过与永磁体阵列相对应的霍尔元件检测阵列分别检测有无钢筋情况下的磁场强度，进而研究磁场强度变化与电力水泥杆中主筋位置之间的相关关系，提出一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法。该专利技术通过建立霍尔元件传感器阵列，在传统钢筋磁感应检测的基础上进一步改进了传感器模型，解决了传统磁感应检测方法无法对主筋走向进行判断的问题，并且提高了对主筋埋深的检测检测精度。这种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，不仅大大减小了工作人员的测量工作量，同时提高了水泥杆内部钢筋位置检测的测量精度。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/nS1：磁场强度的检测；/nS2：主筋中心位置的判断；/nS3：主筋偏转角度的判断与测量；/nS4：主筋保护层厚度的分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：磁场强度的检测；
S2：主筋中心位置的判断；
S3：主筋偏转角度的判断与测量；
S4：主筋保护层厚度的分析。


2.根据权利要求1所述的一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，其特征在于：所述S1具体为：
采用立方体永磁体构成空间激发磁场，并在立方体永磁体四个角正下方放置霍尔元件构成磁场强度检测阵列；立方体产生的空间磁场关于竖直方向中心轴对称，霍尔元件所处位置磁场强度相同，在没有钢筋的情况下检测到的值保持一致；当有钢筋出现在空间磁场中时，根据磁化特性改变霍尔元件所处位置的磁场强度，分析磁场强度检测阵列采集到的磁场强度变化特征，进行电力水泥杆内主筋位置的判断；
无钢筋时霍尔元件检测阵列所处位置磁场强度相同，当主筋磁化效应对空间磁场产生影响时，分析检测到的磁场强度变化情况得到不同的主筋位置信息。


3.根据权利要求2所述的一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置判断方法，其特征在于：所述S2具体为：
主筋中心位置定义为主筋处于检测阵列中心正下方时的位置；根据磁感应测量原理，当主筋正好经过传感器中心位置时，处于对角的两组霍尔元件理论上处于相同的磁场强度B下，得到两组相同的检测值a1＝a3,a2＝a4，其中a1、a3为第一组对角检测值，a2、a4为第二组对角检测值；
令Y1＝a1+a2,Y2＝a3+a4，平行水泥杆表面移动传感器，当Y1＝Y2时判断主筋处于检测阵列中心正下方，确定主筋的中心位置；
主筋的偏离和偏转对不同位置的空间磁场强度影响不同，根据分组计算霍尔元件检测得到的磁场强度值，来确定钢主筋的中心位置，主筋的偏转方向及角度。


4.根据权利要求3所述的一种基于磁场强度变化的水泥杆内主筋位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆宗义，余忠东，丁双松，鲍翔，于津，蔡灏，何剑杰，董菁，徐梦达，池映晨，马静君，叶华睿，邓博文，
申请(专利权)人：浙江捷安工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33