[发明专利]一种基于磁化效应的混凝土内钢筋埋深及直径测量方法

说明书

本发明涉及一种基于磁化效应的混凝土内钢筋埋深及直径测量方法，属于磁测量领域。本方法以铁磁物质在外磁场作用下的磁化效应为理论基础，首先分别计算了圆柱形永磁体原磁场与钢筋磁化磁场的空间磁场理论值，从而得到在钢筋影响下的空间磁场强度叠加值，其次利用仿真软件建立精细化模型进行分析计算，验证理论计算结果并得到钢筋参数与检测值之间的关系，最后根据最小平方误差式对仿真值进行拟合，利用拟合函数式反演钢筋参数。这种方法依据理论计算及仿真验证，为混凝土内钢筋检测提供理论依据，同时提高了混凝土构件内钢筋的参数测量的精确度，对实际工程中的应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于磁测量领域，涉及一种基于磁化效应的混凝土内钢筋埋深及直径测量方法。

背景技术

钢筋混凝土结构广泛应用于各类建筑设施及电力基础设施中，其内部钢筋埋深及直径的规范与否对钢筋混凝土耐久性有较大影响。当混凝土内钢筋直径过埋深不符合设计规范时将直接导致混凝土结构抗压、抗冲击等能力大打折扣。因此，准确掌握混凝土内部钢筋的直径以及埋深精确值，能够对各类钢筋混凝土设施进行质量评估具有重要意义。

对钢筋埋深进行测量及直径进行测量，现阶段检测方法包括探地雷达法、红外检测法、射线检测以及电磁感应测量法。探地雷达能够对钢筋参数进行直观精确的测量，但限制其广泛应用的一个主要原因就是昂贵的设备价格。红外线成像探测的面积大，能够较短时间内完成较大面积的探测工作，但是其原理本身的限制导致很难提供精确的保护层厚度、钢筋直径等数据，只能获得混凝土内部结构的成像。基于放射线的测量方法探测深度最深可达1000mm，检测结果成像直观，但是探测设备体积大、价格高，其本身带来的放射性很可能由于操作不当损害操作人员的身体健康。电磁感应测量虽然探测深度相对较小，但设备轻便、价格便宜，被广泛使用，需要注意的是只有当钢筋分布比较稀疏的并且位于混凝土近表面时，才能得到不错的测量结果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于磁化效应的混凝土内钢筋埋深及直径测量方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于磁化效应的混凝土内钢筋埋深及直径测量方法，该方法包括以下步骤：

S1：计算圆柱形永磁体空间磁场；

S2：计算钢筋磁化磁场；

S3：钢筋参数函数的拟合及反演。

可选的，所述S1具体为：

对于底面半径为r₀、高为h且饱和剩磁为B_r的圆柱形永磁体，依据毕奥萨伐尔定律对其外部空间磁场进行计算；

在圆柱形永磁体的曲面上取大小为dz₀dθ的等效磁化电流节点，则整体曲面上的的闭合磁化电流对外部空间一点P(x,y,z)产生的磁感应强度B₁由节点电流的二重积分计算得到，并由x,y,z上的分量B_x,B_y,B_z表示空间磁场的分布情况，结果如式(1)所示：

圆柱形永磁体的磁场是有关其尺寸(r₀,h)、空间位置P(x,y,z)及剩磁强度B_r的函数，如式(2)所示：

B₁＝f(r₀,h,x,y,z,B_r) (2)。

可选的，所述S2具体为：

钢筋因磁化产生的二次磁场如式(3)所示：