基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测系统和方法，所述系统包括信号输出模块、数据处理模块和信号接收模块，所述信号输出模块和信号接收模块均与数据处理模块连接。所述方法具体为首先向钢筋混凝土基础发射微波信号，并确定扫描频率f，获取扫描频率f对应的反射系数基准值Γ

【技术实现步骤摘要】
基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测系统和方法
本专利技术涉及钢筋腐蚀检测
，尤其是指一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测系统和方法。
技术介绍
随着我国电网的规模不断扩大，在进行输变电工程的建设时，需要在一些强腐蚀性土壤的地区开展输变电工程的建设。输变电工程的建设需要使用到大量的输变电钢筋混凝土结构，比如变电站基础、接地网和杆塔塔基等都会使用到输变电钢筋混凝土结构，然而在强腐蚀性土壤的环境下，钢筋混凝土结构往往很容易被腐蚀。一些腐蚀情况严重的混凝土结构面临着很高的倒塌风险，大大影响了电力系统的安全稳定运行。而现有钢筋腐蚀检测方法主要包括了超声波无损检测方法和半电池电位法。超声波无损检测法主要依据超声波在钢筋混凝土结构中传播时的变化情况来反映其腐蚀情况。但是在使用超声波无损检测法进行腐蚀检测时，需要在超声波探头上涂抹耦合剂，然而使用耦合剂会对环境造成较大的污染，且超声波从一种介质中传播到另一种介质的界面时，会发生反射、透射和折射，伴随着能量的转化，超声波的一部分能量在界面处被反射，一部分能量透过界面直接传入介质内部，探头上的耦合剂会加大超声波的能量折损情况，这就会影响到钢筋腐蚀检测的准确性。半电池电位法则是通过检测并比较钢筋与参比电极之间的电位差大小来判断钢筋腐蚀程度，检测时需将参比电极置于混凝土内，会对原钢筋混凝土结构造成破坏，且结果受环境的相对湿度、水泥种类、水灰比等影响，对于钢筋腐蚀程度的检测准确度并不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测系统和方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，包括以下步骤：步骤一，利用矢量网络分析仪以及矩形波导向钢筋混凝土基础发射微波信号，并确定矢量网络分析仪和矩形波导的扫描频率f，获取扫描频率f对应的钢筋混凝土基础的反射系数基准值Γ0；步骤二，利用矩形波导以扫描频率f对输变电钢筋混凝土基础进行扫描，获得反射系数Γ1；步骤三，对比Γ0和Γ1的值，若Γ0的值大于Γ1的值，则钢筋发生了腐蚀；若Γ0的值等于Γ1的值，则钢筋未发生腐蚀，并返回步骤二，更新反射系数Γ1的值。通过矢量网络分析仪以及矩形波导发射微波信号进行腐蚀检测，通过微波信号来检测钢筋的腐蚀情况，微波信号对于如混凝土之类导电性能差的材料的穿透能力强，即使是复杂的环境，微波检测法也能够有效检测出钢筋的腐蚀程度。且矢量网络分析仪与矩形波导的检测为非接触式检测，在使用过程中也不需要使用到耦合剂来减小空气对于检测信号的影响，即避免了因使用耦合剂对环境造成的破坏，又不需要对钢筋混凝土结构进行改造，防止影响到钢筋混凝土的工作性能。通过对比反射系数的变化来确定钢筋是否发生腐蚀。进一步的，所述钢筋混凝土的基础反射系数基准值的具体获取过程为：利用矩形波导以固定的扫描频率对未腐蚀的输变电钢筋混凝土基础的若干个位置进行扫描，获取该扫描频率的反射系数，并以获取的反射系数作为该扫描频率对应的反射系数基准值，然后利用矩形波导以若干个扫描频率进行扫描，获取每个扫描频率对应的反射系数基准值，并记录每个扫描频率以及每个扫描频率对应的反射系数基准值，构建反射系数基准值数据单元。对钢筋混凝土基础的不同位置进行扫描，获取整体钢筋混凝土的反射系数并进行记录，由于钢筋混凝土基础内的结构并不是完全一致的，所以得到的反射系数会随着位置的改变而改变，且钢筋混凝土基础内的钢筋在受到腐蚀时，也会对钢筋混凝土基础内与钢筋接近的其他部分造成影响，所以不仅仅检测有钢筋的位置，对不同位置也进行扫描，在对比腐蚀前后整体反射系数的变化时，可以直观的展示出腐蚀的情况以及腐蚀的程度。且将未腐蚀的输变电钢筋混凝土基础的反射系数作为反射系数基准值，通过与反射系数基准值的比较即可对腐蚀情况进行判断。由于不同的扫描频率得到的反射系数基准值是不同的，对于不同的检测环境，需要对扫描频率进行调整，以得到最为准确的反射系数，所以每次检测所使用到的扫描频率可能是不同的，反射系数基准值也就不同，所以需要对未腐蚀钢筋混凝土基础以不同的扫描频率进行扫描，以获取所有可能用到的扫描频率对应的反射系数基准值。并根据获取的所有反射系数基准值构建反射系数基准值数据单元，在后续需要利用反射系数基准值进行对比时，可以通过使用到的扫描频率在反射系数基准值数据单元中匹配得到所需反射系数基准值。进一步的，通过将扫描频率f与反射系数基准值数据单元内的扫描频率进行匹配，获取扫描频率f对应的钢筋混凝土基础的反射系数基准值Γ0。根据扫描频率f来调整反射系数基准值，有效提高后续对于ΔΓ的计算精度，可以更加准确的反应钢筋腐蚀的程度。进一步的，步骤三中若Γ0的值大于Γ1的值时，还计算Γ0和Γ1的差值ΔΓ，并根据ΔΓ判断钢筋腐蚀的程度，ΔΓ越大，腐蚀越严重。不仅仅对钢筋是否腐蚀进行检测，还对钢筋的腐蚀程度进行计算，通过钢筋的腐蚀程度来合理安排检修方案，在保证使用安全的前提下，提高检修效率。进一步的，在步骤三中判断出钢筋发生腐蚀时，还通过调整矩形波导的扫描方向来判断腐蚀发生的具体位置，腐蚀位置的判断过程具体为：矩形波导以相同的扫描频率在若干个扫描方向对判断出钢筋发生腐蚀的钢筋混凝土基础进行扫描，并将在每个扫描方向获取的反射系数与反射系数基准值进行比较，筛选出反射系数小于或等于反射系数基准值的扫描方向，并将筛选出的扫描方向对应的反射系数进行二次比较，获取最小的反射系数幅值对应的扫描方向，并根据矩形波导在该扫描方向上的扫描范围获取反射系数幅值最小的具体位置，所述反射系数幅值最小的位置即为钢筋腐蚀的位置。进一步的，获得反射系数基准值Γ0和反射系数Γ1的值后，还对反射系数值Γ1以及反射系数基准值Γ0通过图像进行展示，并在图像上显示矩形波导扫描方向和扫描范围。以图像方式来展示反射系数的改变，在判断钢筋腐蚀区域时也可以根据图像曲线配合矩形波导的扫描方向以及扫描范围确定钢筋腐蚀层的位置。虽然可以通过图像简单确定钢筋腐蚀层所处的位置，但是由于钢筋腐蚀可能为小区域内腐蚀，并不是腐蚀层完全包裹住钢筋，所以对钢筋混凝土基础以不同的扫描方向进行扫描，并对扫描结果进行筛选对比，首先获取反射系数小于或等于反射系数基准值的扫描方向，证明在该方向上存在腐蚀。由于腐蚀往往存在腐蚀中心，腐蚀中心往往是腐蚀最为严重的地方，也就是反射系数幅值最小的地方，所以通过比对存在腐蚀的扫描方向的反射系数，得到反射系数幅值最小的扫描方向，并依照其扫描范围，获取腐蚀中心的具体位置。进一步的，步骤三中对比Γ0和Γ1的值时，还通过矩形波导(12)扫描得到的反射系数值Γ1以及反射系数基准值Γ0的值对钢筋(6)弯折情况进行判断，若反射系数基准值Γ0小于反射系数Γ1的值，则说明钢筋(6)发生弯折。钢筋在出现弯折时也会对电力系统的安全性和可靠性造成影响，所以根据弯折时反射系数值Γ1与反射系数基准值Γ0的对比来获取弯折信息，对于后续进行检修方案制定提供依据。...

【技术保护点】
1.一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，利用矢量网络分析仪(11)以及矩形波导(12)向钢筋混凝土基础发射微波信号，并确定矢量网络分析仪(11)和矩形波导(12)的扫描频率f，获取扫描频率f对应的钢筋混凝土基础的反射系数基准值Γ

【技术特征摘要】
1.一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用矢量网络分析仪(11)以及矩形波导(12)向钢筋混凝土基础发射微波信号，并确定矢量网络分析仪(11)和矩形波导(12)的扫描频率f，获取扫描频率f对应的钢筋混凝土基础的反射系数基准值Γ0；步骤二，利用矩形波导(12)以扫描频率f对输变电钢筋混凝土基础进行扫描，获得反射系数Γ1；步骤三，对比Γ0和Γ1的值，若Γ0的值大于Γ1的值，则钢筋(6)发生了腐蚀；若Γ0的值等于Γ1的值，则钢筋(6)未发生腐蚀，并返回步骤二，更新反射系数Γ1的值。


2.根据权利要求1所述的一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，其特征在于，所述钢筋混凝土基础的反射系数基准值的具体获取过程为：利用矩形波导(12)以固定的扫描频率对未腐蚀的输变电钢筋混凝土基础的若干个位置进行扫描，获取该扫描频率的反射系数，并以获取的反射系数作为该扫描频率对应的反射系数基准值，然后利用矩形波导(12)以若干个扫描频率进行扫描，获取每个扫描频率对应的反射系数基准值，并记录每个扫描频率以及每个扫描频率对应的反射系数基准值，构建反射系数基准值数据单元(4)。


3.根据权利要求2所述的一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，其特征在于，通过将扫描频率f与反射系数基准值数据单元(4)内的扫描频率进行匹配，获取扫描频率f对应的钢筋混凝土基础的反射系数基准值Γ0。


4.根据权利要求1所述的一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，其特征在于，步骤三中若Γ0的值大于Γ1的值时，还计算Γ0和Γ1的差值ΔΓ，并根据ΔΓ判断钢筋(6)腐蚀的程度，ΔΓ越大，腐蚀越严重。


5.根据权利要求1所述的一种基于微波反射系数的钢筋混凝土基础腐蚀检测方法，其特征在于，在步骤三中判断出钢筋(6)发生腐蚀时，还通过调整矩形波导(12)的扫描方向来判断腐蚀发生的具体位置，腐蚀位置的判断过程具体为：矩形波导(12)以相同的扫描频率在若干个扫描方向对判断出钢筋(6)发生腐蚀的钢筋混凝土基础进行扫描，并将在每个扫描方向获取的反射系数与反射系数基准值进行比较，筛选出反射系数小...

【专利技术属性】
技术研发人员：何韶华，蒋红亮，王申华，王旭杰，陈建斌，林军，方小方，郑扬义，朱杭杰，
申请(专利权)人：浙江武义电气安装工程有限公司，国网浙江省电力有限公司武义县供电公司，国网浙江省电力有限公司金华供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33