[发明专利]一种基于TMR阵列的水泥盖板内钢筋腐蚀检测方法

说明书

本发明涉及一种基于TMR阵列的水泥盖板内钢筋腐蚀检测方法，属于电磁测量领域。本方法通过COMSOL软件对水泥盖板内钢筋的电磁特性进行仿真分析，基本方法选取有限元分析法，在求解器中选择磁场求解。根据文献资料和仿真结果，分析钢筋腐蚀对其电磁特性的影响，并提出一种钢筋腐蚀的典型值。本发明设计基于TMR阵列水泥盖板内钢筋腐蚀检测系统，测量空间中磁感应强度的大小，通过插值的方法构造磁感应强度曲面。在此基础上对曲面进行积分，以积分值的大小判断钢筋的腐蚀程度。

技术领域

本发明属于电磁测量领域，涉及一种基于TMR阵列的水泥盖板内钢筋腐蚀检测方法。

背景技术

水泥盖板是我们日常生活中一种常见的钢筋混凝土结构，其内部钢筋质量的好坏(锈蚀情况)直接决定了其抗压、抗冲击能力的强弱。然而其长期运行后受到环境变化影响或人为破坏导致内部钢筋出现腐蚀的情况，存在巨大的安全隐患。目前，对水泥盖板采取的是定期更换的政策，导致部分仍能服役的水泥盖板也进行了更换，造成不必要的浪费。因此及时检测出水泥盖板中钢筋腐蚀的程度，是现阶段在工程方面亟待解决的重要问题。

现阶段钢筋腐蚀的检测方法众多，按照检测过程中对水泥盖板保护层是否有损害可以分为有损检测和无损检测两类。有损检测需要将水泥盖板的保护层剥开，通过肉眼观察内部钢筋的锈蚀情况，或者对内部钢筋除锈后测量直径来判断锈蚀，造成不可逆的损坏，一般不予使用。无损检测由于其非破坏性得到广泛应用。根据检测原理，无损检测分为分析法、电化学法和物理法三类。分析法是通过对钢筋所处环境的各种因素进行综合分析，可靠性偏低；电化学方法是水泥盖板的电解质溶液体系中某一参数的改变来判断内部钢筋的锈蚀情况，可用于估计钢筋的锈蚀概率，无法准确判断钢筋是否已经发生锈蚀；在物理法中，电磁无损检测由于无需耦合剂，测量装置较其他方法成本较低，成为近年来研究的重点。

目前，在电磁无损检测中应用的磁传感器主要有感应线圈、霍尔元件、各向异性磁敏电阻(AMR)、巨磁电阻(GMR)等。感应线圈测量不能探测静态和缓慢变化的磁场，且对低频交变的检测灵敏度低；霍尔传感器功耗大、线性度差；AMR元件线性范围窄，制造工艺复杂；GMR元件线性范围较小。

采用磁场检测的方法也层出不穷，但研究对象多为公路，桥梁当中的RC结构，与水泥盖板中的钢筋有所不同。因此本发明提出一种基于TMR(隧道磁敏电阻)阵列的水泥盖板内钢筋腐蚀检测方法。TMR元件灵敏度高、功耗低、线性度好，结构简单；其工作范围为0.001-200Gs，分辨率可达0.1mGs，功耗小，信噪比高，相比其他元件有更好的温度稳定性，更高的灵敏度，更低的功耗。并且由于TMR传感器体积小，仅为0.5*0.5mm。相同体积布置数量远大于其他传感器，将TMR元件组成传感器阵列对空间中磁感应强度进行测量，能有效提高后期成像的分辨率。

综上所述，TMR传感器灵敏度高，分辨率高，能够对磁参量进行精确测量，大大提高检测精度，可以代替传统传感器来检测水泥盖板内钢筋腐蚀情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于TMR阵列的水泥盖板内钢筋腐蚀检测方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于隧道磁敏电阻TMR阵列的水泥盖板内钢筋腐蚀检测方法，该方法包括以下步骤：

S1：建立水泥盖板仿真模型；

S2：钢筋腐蚀的电磁特性分析；

S3：计算及判断水泥盖板内钢筋腐蚀程度。

可选的，所述S1具体为：

对水泥盖板的一个单元网格进行建模仿真；仿真模型水泥盖板厚度为30mm，主筋直径为12mm，长为200mm，每两根主筋之间距离为60mm，箍筋直径为3mm，长度为80mm，垂直于主筋排列；钢筋外的长方体为混凝土，钢筋的相对磁导率选为4000；