[发明专利]一种基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法

权利要求书

1.一种基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：构建绝热表面的涡流热传导混凝土内部锈蚀检测装置；

S2：通过S1所述装置中的激励电源，在混凝土内的钢筋中形成涡流，涡流产生的焦耳热传到混凝土表面，构成携带锈蚀量信息的表面温度场；基于软硬件方法解决电磁兼容问题，从而去除表面温度测量误差；

S3：通过四级简化法实现涡流热传导物理模型的简化，并利用此模型生成虚拟数据；

S4：利用S2中得到的真实数据和S3中得到的虚拟数据，实现深层神经网络模型求解，解决涡流热传导反系数问题，从而，估计混凝土内部钢筋锈蚀量。

2.根据权利要求1所述的基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法，其特征在于：步骤S1中所述绝热表面的涡流热传导混凝土内部锈蚀检测装置包括：

贴附在混凝土表面的贴片式温度传感阵列；

用于在混凝土内部钢筋处形成强磁场的激励电源；

用于冷却激励电源的冷却系统，所述冷却系统的冷却管与激励电源连接；

用于控制贴片式温度传感阵列、激励电源和冷却系统的控制电脑；

用于为贴片式温度传感阵列、激励电源、冷却系统和控制电脑供电的供电系统；

在混凝土表面添加绝热层，实现S2所述简化的理论物理模型。

3.根据权利要求1所述的基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法，其特征在于：步骤S2所述电磁兼容解决方法具体包括：

硬件方法：采用非金属温度传感器和滤波电路消除电磁干扰，利用感温电路中的旁路电容去除电磁干扰；

软件方法：在接通激励电源时感温电路的输出变化量即为电磁干扰量，通过修正算法对其进行修正。

4.根据权利要求1所述的基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法，其特征在于：步骤S3所述四级简化法具体包括：

S31：通过等效思想实现物理简化物理过程；

S32：通过参数合并和忽略高阶无穷小量实现数学简化物理过程；

S33：通过分层处理实现分层物理建模；

S34：通过分级处理实现分级物理建模。

5.根据权利要求4所述的基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法，其特征在于：所述步骤S31所述等效思想具体包括以下步骤：

S311：根据Fourier定律，导出涡流热传导的一般热传导方程

式中λ表示热导率，ρ表示密度，C_p表示比热，q(x,y,z,t)表示热源强度；

S312：添加原物理模型的镜像含热源RC结构，得到简捷物理模型；

S313：简捷物理模型完全对称，原物理模型与镜像添加结构在交界面处温度完全相同，无热量交换，边界条件得到简化；由于满足诺伊曼边界条件，热传导过程遵循叠加原理，将不对称的热传导过程分解为两个轴对称热传导模型的叠加，所述简捷物理模型在柱坐标系下表示为：

S314：原物理模型与镜像添加模型结构在交界面处温度完全相同，等同在混凝土表面添加绝热层，都在界面处无热量交换，从而实现所述简捷物理模型。

6.根据权利要求4所述的基于涡流热传导的混凝土内部钢筋锈蚀量估计方法，其特征在于：步骤S33所述的分层处理实现分层物理建模，通过逐层分析物理规律并简化，降低模型简化的复杂度；

其基于神经网络的思想将整个涡流热传导过程分解为工作环境参数输入层、电磁感应层、热效应层、热传导层；

其中，电磁感应层的输入数据为激励电流，输出数据为感应电流；热效应层的输入数据为感应电流和其他参数，输出数据为热流；热传导层的输入数据为热流和其他参数，输出数据为表面温度场。