[发明专利]一种钢管混凝土脱空的无损检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种钢管混凝土脱空的无损检测系统，包括用于加热钢管混土的涡流加热装置，所述涡流加热装置通入交流电后，能够使钢管混凝土的钢管表面产生涡流而使钢管混凝土被加热；还包括用于采集红外录像的红外热像仪以及配置有脱空识别软件的计算机，所述脱空识别软件能够从红外录像中提取红外图像，并根据红外图像计算出随时间变化的温度曲线，从而根据温度曲线识别出钢管混凝土是否存在脱空。本发明还公开了一种脱空检测方法，采用本发明的无损检测系统进行检测，能够根据红外图像对脱空区域进行定性识别，还能定量检测脱空厚度，完全从钢管混凝土外部进行检测，操作简便，精度高。

技术领域

本发明涉及桥梁建筑领域以及图像处理技术领域，尤其是利用红外图像来检测钢管混凝土脱空情况的方法。

背景技术

钢管混凝土就是把混凝土混入钢管中并捣实，从而结合了钢管抗弯能力与混凝土抗压强度，具有承载能力强、跨度大等优点。目前钢管混凝土结构被广泛的应用到拱桥建设中，然而，由于施工、温度、徐变等原因，钢管混凝土也逐渐呈现出一些病害，其中，脱空会严重影响到拱桥的承载力，如何定性、定量检测钢管混凝土的脱空程度、评判钢管混凝土的质量，仍是桥梁界研究的热点问题。

目前，国内外学者在钢管混凝土脱空检测领域做了大量的研究工作。按照对构件的损伤程度，钢管混凝土脱空检测方法分为有损检测和无损检测两大类。有损检测主要有钻孔取芯法，无损检测主要有人工敲击法、光纤传感法及超声波法等，其中，光纤传感法操作较为复杂，需要在钢管内壁预先布置光纤，以实现力学量到光学量的转换，对光纤布置的位置要求十分严格，并且光纤作为耗材也无法重复利用；超声波法则往往只能通过超声波的声学参数来判断其是否存在缺陷，由于超声波在钢管中会存在绕设，对脱空厚度的定量计算存在极大干扰，误差极大。目前，对钢管混凝土脱空检测还处于初级阶段，各种检测虽能对脱空进行定性，但并不能达到定量检测效果，且在实验室中进行应用，准确性和适用性都不能让人满意，还远远不能在实际工程中进行应用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种钢管混凝土脱空的无损检测系统，能够对钢管混凝土脱空实现重复性无损检测，无需耗材，使用十分方便，操作难度低；能够用于实现对脱空厚度的定量检测。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种钢管混凝土脱空的无损检测系统，包括用于加热钢管混土的涡流加热装置，所述涡流加热装置通入交流电后，能够使钢管混凝土的钢管表面产生涡流而使钢管混凝土被加热；还包括用于采集红外录像的红外热像仪以及配置有脱空识别软件的计算机，所述脱空识别软件能够从红外录像中提取红外图像，并根据红外图像计算出随时间变化的温度曲线，从而根据温度曲线识别出钢管混凝土是否存在脱空。

优选的，所述涡流加热装置包括供电电路、开关电路、加热线圈以及壳体；所述供电电路用于接入高频交流电源，并通过开关电路输出给加热线圈；所述供电电路与开关电路设置在壳体内，所述加热线圈设置在壳体外。

优选的，还包括用于冷却涡流加热装置的冷却系统，所述冷却系统包括设置在壳体内的冷却水循环管、水槽以及设置在水槽内的水泵；所述冷却水循环管的进水口通过进水管与水泵的出水口连通，冷却水循环管的出水口通过排水管与水槽连通。

本发明还提供一种钢管混凝土脱空的无损检测方法，采用权利要求1所述的钢管混凝土脱空的无损检测系统，包括以下步骤：

步骤1：在钢管混凝土外表面选定若干待检测区域；

步骤2：利用涡流加热装置以及红外热像仪依次对各个待检测区域的红外录像进行采集；在对各待检测区域进行采样的过程中，涡流加热装置以相同的加热功率、相同的设定加热时间对各待检测区域进行加热；各待检测区域的设定冷却时间相同；每个待检测区域均按如下方式进行采集：

首先，将钢管混凝土的待检测区域置于红外热像仪的照射区域内；