基于鋼筋天線的三維混凝土健康檢測儀的制作方法
【專利說明】
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬建筑材料檢測，涉及混凝土質(zhì)量檢測，特別是基于鋼筋電極三維混凝土裂縫檢測。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是廣泛用于房屋建筑、橋梁工程、水利工程等的一種重要的工程材料，混凝土健康檢測和監(jiān)測儀器是保證混凝土安全長久運行的技術(shù)手段?；炷两】档念A(yù)測、預(yù)報、診斷是當(dāng)今國際上急需攻克的主要難題之一。公路、橋梁、大壩以及其他工用民用建筑，都需進行定期的或?qū)崟r的健康檢測和監(jiān)測。然而現(xiàn)有的混凝土質(zhì)量檢測手段還不能完全適應(yīng)建設(shè)發(fā)展的需要。專利號為ZL 2006 I 00200932.8中國專利《基于阻抗成像的混凝土損傷檢測方法與設(shè)備》，以檢測混凝土損傷為目的，采用了阻抗成像的技術(shù)，取得了較好效果。但在實際使用中，由于檢測電極與混凝土不能很好的兼容，存在一定的應(yīng)用局限。
[0003]專利號為ZL 2012 I 0199249.0的中國專利《以鋼筋為電極的混凝土裂縫檢測儀》，利用發(fā)射電極激勵信號和接收電極的響應(yīng)信號之間的關(guān)系，判斷混凝土裂縫。該發(fā)明主要檢測裂縫，沒有檢測其他的異常行為。
[0004]專利號為ZL 2013 I 0029782.7的中國專利《以鋼筋為電極的混凝土監(jiān)測儀以及監(jiān)控檢測方法》，利用鋼筋做電極，檢測兩個鋼筋電極之間的電參數(shù)，判斷混凝土裂縫。該發(fā)明提出了一種監(jiān)控方法，但沒有根據(jù)鋼筋混凝土的不同結(jié)構(gòu)給出不同的檢測方法。
(三)【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是在提供一種基于鋼筋電極的三維混凝土健康監(jiān)測方法，為設(shè)有鋼筋電極的體狀三維混凝土提供健康檢測，及時發(fā)現(xiàn)混凝土病變并預(yù)報預(yù)警。
[0006]本實用新型的目的是這樣達(dá)到的:
[0007]檢測儀基于鋼筋天線的三維立體狀混凝土；混凝土內(nèi)上下相對位置加裝天線陣列A與天線陣列B，檢測天線陣列中的所有天線都由鋼筋制作，安裝在同一平面，且所在平面相互平行；檢測儀利用天線陣列中的天線發(fā)射和接收電磁波，對混凝土進行健康檢測。
[0008]檢測儀包括信號發(fā)生器、發(fā)射數(shù)模轉(zhuǎn)換器、發(fā)射混頻器、發(fā)射功率放大器、發(fā)射天線接口、接收天線接口、接收低噪放大器、同相模數(shù)轉(zhuǎn)換器、正交模數(shù)轉(zhuǎn)換器、正交解調(diào)器、正弦信號功分器以及微處理器、通信接口 ；微處理器通過通信接口與檢測服務(wù)器連接通信，接收檢測服務(wù)器的命令。
[0009]正交解調(diào)器由接收功分器，耦合器，移相器，同相混頻器，正交混頻器，同相低噪放大器，正交低噪放大器構(gòu)成；本振信號輸入到親合器，即正弦信號功分器分出的一路信號輸入到耦合器，由耦合器分成兩路，一路送給移相器，另一路送給同相混頻器；射頻信號輸入到接收功分器，由接收功分器將信號分為兩路，一路送給同相混頻器，一路送給正交混頻器；同相混頻器輸出信號送給同相低噪放大器；移相器的輸出信號送給正交混頻器，正交混頻器的輸出信號送給正交低噪放大器，同相低噪放大器輸出同相解調(diào)信號，正交低噪放大器輸出正交解調(diào)信號。
[0010]天線陣列A通過同軸電纜連接到檢測儀、天線陣列B通過同軸電纜連接到檢測儀，天線陣列A與檢測儀間連有矩陣開關(guān)A，天線陣列矩陣開關(guān)B與檢測儀間連有矩陣開關(guān)B ;天線陣列A中每根天線分別通過同軸電纜與矩陣開關(guān)A連接，天線陣列B中每根天線分別通過同軸電纜與矩陣開關(guān)B連接。
[0011]矩陣開關(guān)A和矩陣開關(guān)B都由檢測儀中的微處理器控制，微處理器通過如下的任意一種方式選擇發(fā)射和接收天線:
[0012]A)、通過矩陣開關(guān)A選擇天線陣列A中的不同天線作為發(fā)射和接收天線；
[0013]B)、通過矩陣開關(guān)B選擇天線陣列B中的不同天線作為發(fā)射和接收天線；
[0014]C)、通過矩陣開關(guān)A選擇天線陣列A中的一個天線作為發(fā)射天線，通過矩陣開關(guān)B選擇天線陣列B中的一根天線作為接收天線；
[0015]D)、通過矩陣開關(guān)A選擇選擇天線陣列A中的一個天線作為接收天線，通過矩陣開關(guān)B選擇天線陣列B中的一根天線作為發(fā)射天線。
[0016]所述天線陣列A和天線陣列B中的天線排列相同，即在同一水平面均勻分布η排，m列用鋼筋制作的天線，m、η為大于等于I的整數(shù)，并將鋼筋天線預(yù)埋在混凝土內(nèi)。
[0017]天線陣列A通過同軸電纜連接到檢測儀、天線陣列B通過同軸電纜連接到檢測儀，天線陣列A與檢測儀間連有矩陣開關(guān)Α，天線陣列矩陣開關(guān)B與檢測儀間連有矩陣開關(guān)B ;天線陣列A中每根天線分別通過同軸電纜與矩陣開關(guān)A連接，天線陣列B中每根天線分別通過同軸電纜與矩陣開關(guān)B連接。
[0018]所述天線陣列中的所有天線都由鋼筋制作，其形狀為對偶型或環(huán)形。
[0019]本實用新型的積極效果是:
[0020]1、檢測三維混凝土健康狀況，并對建筑物及時作出質(zhì)量評估，特別是房屋建筑、橋梁工程、水利工程等關(guān)系重大民生的建筑物混凝土安全情況做出正確判斷。
[0021]2、可以實時監(jiān)測混凝土健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)混凝土病變并預(yù)報預(yù)警，將安全事故消滅在發(fā)生前，避免重大事故發(fā)生。
[0022]3、可為三維混凝土健康監(jiān)測提供檢測儀器，使用方便可靠，檢測效果顯著。
(四)
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型總體技術(shù)方案示意圖。
[0024]圖2是混凝土中鋼筋天線為對偶性結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是混凝土中鋼筋天線為環(huán)形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4是本實用新型的檢測儀示意圖。
[0027]圖5是檢測儀與檢測服務(wù)器連接示意圖。
[0028]圖6?圖11是微處理器選擇現(xiàn)場可編程門陣列電路圖。
[0029]圖12是信號發(fā)生器電路圖。
[0030]圖13是數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路圖。
[0031]圖14是混頻器電路圖。
[0032]圖15發(fā)射功率放大器電路圖。
[0033]圖16是接收低噪放大器電路圖。
[0034]圖17是同相模數(shù)轉(zhuǎn)換器和正交模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路圖。
[0035]圖18是矩陣開關(guān)A和矩陣開關(guān)B電路圖。
[0036]圖19是IQ解調(diào)器電路圖。
[0037]圖中，I立體狀混凝土，2天線陣列A，3天線陣列B，4矩陣開關(guān)A，5檢測儀，6矩陣開關(guān)B，7天線陣列A與矩陣開關(guān)A之間的連接電纜，8矩陣開關(guān)A與檢測儀之間的連接電纜，9矩陣開關(guān)B與檢測儀之間的連接電纜，10天線陣列B與矩陣開關(guān)B之間的連接電纜，11-1、11-2為對偶型電極的電纜連接口，12-1、12-2為環(huán)型電極的電纜連接口，13信號發(fā)生器，14模數(shù)轉(zhuǎn)換器，15微處理器，16通信接口，17正弦信號功分器，18耦合器，19移相器，20發(fā)射混頻器，21接收功分器，22同相混頻器，23正交混頻器，24發(fā)射功率放大器，25接收低噪放大器，26同相低噪放大器，27正交低噪放大器，28發(fā)射天線接口，29接收天線接口，30同相模數(shù)轉(zhuǎn)換器，31正交模數(shù)轉(zhuǎn)換器，32正交解調(diào)器，33檢測儀，34檢測服務(wù)器。
(五)
【具體實施方式】
[0038]本實用新型是基于立體狀的以鋼筋電極為天線陣列的三維混凝土的健康檢測。
[0039]參見圖1。在立體狀混凝土內(nèi)上下相對位置加裝天線陣列A與天線陣列B，天線陣列中的所有天線都天線由鋼筋制作，安裝在同一平面，天線陣列A與天線陣列B中的天線數(shù)量和排列相同，且所在平面相互平行。
[0040]天線陣列A和天線陣列B中的天線排列相同，即在同一水平面均勻分布η排，m列用鋼筋制作的天線，m、η為大于等于I的整數(shù)，并將鋼筋天線預(yù)埋在混凝土內(nèi)。
[0041 ] 如圖2、圖3所示，天線由鋼筋電極制作，其形狀為如圖2所示的對偶型或如圖3所示的環(huán)形。
[0042]天線陣列A通過同軸電纜連接到檢測儀、天線陣列B通過同軸電纜連接到檢測儀，天線陣列A與檢測儀間連有矩陣開關(guān)Α，天線陣列矩陣開關(guān)B與檢測儀間連有矩陣開關(guān)B ;天線陣列A中每根天線分別通過同