[发明专利]基于涡流热像识别粘钢加固结构胶粘缺陷的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于涡流热像识别粘钢加固钢筋混凝土结构的胶粘缺陷的装置及方法。装置包括电磁涡流激励装置、红外热像仪和热像分析模块。本发明以可控的源电流功率和频率的电磁感应装置靠近结构的外粘钢板表面，利用钢板中感应涡流的“趋肤效应”及克服电阻产生热量的方式快速提升钢板外表浅层温度，钢板表层与结构内部产生的温差引起热量在钢板层内和结构内各层传导。电磁涡流激励及结构降温过程中利用红外热像仪采集钢板表面的连续热像。由于结构各组成材料的热传导系数和比热容差异，粘结层的空鼓缺陷将在连续热像的温度变化过程中表现出异常，最后通过图像运算识别确定缺陷的位置和尺寸，可识别粘结层中尺寸小于20mm的缺陷。

技术领域

本发明属于土木工程领域钢筋混凝土结构加固质量的试验检测技术领域，涉及无损法检测粘钢加固钢筋混凝土结构的粘结层缺陷，具体涉及一种基于涡流热像识别粘钢加固钢筋混凝土结构的胶粘缺陷的装置及方法。

背景技术

粘钢加固法是通过在钢筋混凝土结构构件外表用结构胶粘剂粘贴一定厚度的钢板，使其与原结构形成复合截面以提高原结构构件的抗压、抗弯等承载能力。加固层不明显改变结构构件截面尺寸、不影响原建筑使用空间，因此在混凝土结构加固领域有广泛应用。虽然粘结层质量对于确保截面复合结构构件的各组成部分共同工作性能非常重要，但因其隐蔽于钢板层下，粘结缺陷识别一直未得到很好解决。目前，粘钢加固混凝土结构的粘结层缺陷无损识别研究有超声反射回波法、冲击弹性波法和红外热像法等。其中红外热像法识别粘结缺陷作为一种可实现大面积扫查的无损检测方法，于在建和既有粘钢加固混凝土结构的粘结缺陷识别领域广泛应用。

自红外热像录像技术快速发展以来，1986年即有红外热像法识别碳纤维粘结脱胶或分层缺陷的相关研究，目前红外热像识别碳纤维加固混凝土结构的粘结层缺陷取得了长足进展并得到了较好的应用。借助红外热像识别碳纤维加固结构的粘结层缺陷方法，通过传统热波辐射激励方式对粘钢表面进行升温而后通过热像识别粘结层缺陷的方法初步可行，受热激励方式及表层钢板等多种因素影响，粘钢加固混凝土结构的粘结层缺陷识别研究进展缓慢，对于小尺寸(尺寸小于20mm)和复杂类型缺陷较难识别。

CN201310671663.1公开了利用热电偶加热陶瓷后，通过陶瓷外表的热辐射对混凝土进行加热，用于混凝土材料内部缺陷的红外热像识别。其目的是解决识别混凝土内部缺陷时向混凝土内部注入热量的问题。热量在混凝土内部传导、扩散过程中，利用热像仪采集混凝土表面温度变化，通过热像识别混凝土内部缺陷。然而该方案为给混凝土内部注入较多热量，所需的加热时间应在1分钟以上，且其是利用的是陶瓷辐射方式进行热激励的。

CN201810258818.1公开了一种钢管混凝土脱空的无损检测系统及方法，利用电磁涡流热激励识别钢管混凝土内部脱空。其检测装置从涡流激励线圈形式看为单环式，由于靠近和远离线圈的磁场强度不同，因此钢管表面的电涡流分布近线圈强而远线圈弱，无法应用于钢板面加热。装置难以满足控制涡流激励时间及钢板表面温度、同时要便于在工程现场移动的要求；另外，其通过对钢板表面的温度曲线进行分析后通过降温过程来进行脱空缺陷识别，未见关于钢管混凝土脱空最小识别面积等内容。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的缺陷，为了解决粘钢加固钢筋混凝土结构构件的粘结层缺陷识别问题，提出了一种基于涡流热激励的红外热像法识别胶粘层缺陷的装置及方法。本方法以可控的源电流功率和频率的电磁感应装置靠近结构的外粘钢板表面，利用钢板中感应涡流的“趋肤效应”及克服电阻产生热量的方式快速提升钢板外表浅层温度。钢板表层与结构内部产生的温差引起热量在钢板层内和结构内各层传导。电磁涡流激励过程中利用红外热像仪采集钢板表面的连续热像。由于结构各组成材料的热传导系数和比热容差异，粘结层的空鼓缺陷将在连续热像的温度变化过程中表现出异常，最后通过图像运算识别确定缺陷的位置和尺寸。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供了一种基于涡流热像识别粘钢加固钢筋混凝土结构的胶粘缺陷的装置，其包括电磁涡流激励装置、红外热像仪和热像分析模块；