手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀及其探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土無損檢測是對混凝土質(zhì)量進行監(jiān)督和診斷的重要手段，是整個混凝土工程技術(shù)中的一項重要內(nèi)容。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工或者維護的檢測，已逐漸被提到議事日程上來。
[0003]目前，對混凝土結(jié)構(gòu)的檢測主要是采用無損探測的方法對保護層厚度、混凝土內(nèi)鋼筋位置、數(shù)量以及直徑的檢測，普遍是用的儀器是鋼筋檢測儀。鋼筋檢測儀是利用電磁感應(yīng)的現(xiàn)象實現(xiàn)對金屬物的探測，盡管這類儀器成本相對較低，但存在一些缺點:1)只能對金屬物進行探測，而對于非金屬物或者裂縫則不能檢測；2)鋼筋定位不精確，探測深度相對較淺；3)探測圖像不直觀等。
[0004]探地雷達(Ground-Penetrating Radar，GPR)是近些年來迅速發(fā)展起來的一種高新無損檢測技術(shù)，目前國外已應(yīng)用得非常廣泛，而且后期的技術(shù)支持也日趨成熟。利用GPR技術(shù)可對鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)(配筋、鋼筋保護層等)成像與解釋，實現(xiàn)對其質(zhì)量的檢測與評估，在鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測中具有良好的效果。由于常規(guī)雷達計算目標深度時，需要知道準確的介電常數(shù)，而混凝土往往不是均勻介質(zhì)，精確的介電常數(shù)不能獲得，所以采用GPR獲得的目標深度誤差很大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]鑒于以上問題，本發(fā)明提供了一款手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀，以克服現(xiàn)有鋼筋儀不能探測非金屬以及現(xiàn)有雷達深度測量誤差大的窘境。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀，包括集成在一起的雷達探測模塊、電磁感應(yīng)探測模塊、主控模塊和顯示模塊，其中:所述雷達探測模塊用于發(fā)射雷達信號并接收雷達回波信號；所述電磁感應(yīng)探測模塊用于發(fā)射脈沖磁場和接收含有目標信息的感應(yīng)電磁場信號；所述主控模塊產(chǎn)生所述探測儀所需的時序和控制邏輯，同時采集所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號并將它們數(shù)字化；所述顯示模塊用于根據(jù)數(shù)字化的所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號計算混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)進行顯示。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述雷達探測模塊包括雷達發(fā)射機、發(fā)射天線、雷達接收機和接收天線，其中:所述雷達發(fā)射機用于在主控模塊驅(qū)動下產(chǎn)生周期性的脈沖信號，為發(fā)射天線提供饋電信號；所述發(fā)射天線根據(jù)所述饋電信號產(chǎn)生并發(fā)射雷達信號；所述接收天線用于接收來自于目標的雷達回波信號；所述雷達接收機，用于將接收天線接收的雷達回波信號進行信號采樣，獲得回波信號的基帶信號，作為主控模塊的輸入信號之一。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，電磁感應(yīng)發(fā)探測模塊包括電磁感應(yīng)發(fā)射機、電磁感應(yīng)接收機和探頭，其中:所述電磁感應(yīng)發(fā)射機在主控模塊驅(qū)動下產(chǎn)生一定頻率的激勵信號并傳送給所述探頭；所述探頭受所述激勵信號的電磁感應(yīng)，獲得電磁輻射信號并向外輻射，同時接收來自目標的二次場信號；所述電磁感應(yīng)接收機將所述探頭接收到的二次場信號進行調(diào)理后作為主控模塊的輸入信號之一。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述主控模塊包括FPGA、延遲線、測量輪、電源遙測和激光器，其中:所述FPGA產(chǎn)生雷達發(fā)射機、雷達接收機、電磁感應(yīng)發(fā)射機、電磁感應(yīng)接收機所需的時序控制，并控制延遲線、電源遙測、測量輪以及激光器的工作。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述FPGA還用于存儲數(shù)字化的所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述顯示模塊包括處理器、顯示屏、按鍵、存儲器和通信接口，其中:所述處理器用于根據(jù)數(shù)字化的所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號計算混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，所述處理器為ARM芯片。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的【具體實施方式】，還包括內(nèi)置電池。
[0016]本發(fā)明還提出一種混凝土結(jié)構(gòu)探測方法，其采用前述的混凝土結(jié)構(gòu)探測儀。該方法可包括:發(fā)射雷達信號并接收雷達回波信號；發(fā)射脈沖磁場和接收含有目標信息的感應(yīng)電磁場信號；采集所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號并將它們數(shù)字化；根據(jù)數(shù)字化的所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號計算混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0017](三)有益效果
[0018]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀具有以下有益效果:
[0019](I)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠由人手持進行探測，方便實用。
[0020](2)本發(fā)明的探測儀包括有雷達探測模塊，其可以探測到混凝土內(nèi)鋼筋以及非金屬管，從而將鋼筋和非金屬管線進行區(qū)分。雷達探測模塊探測深度最深可達30cm，所以在獲得混凝土介電常數(shù)的基礎(chǔ)上，還可以準確得到混凝土內(nèi)7?30cm中目標的深度；
[0021](3)本發(fā)明可以將探測得到的數(shù)據(jù)結(jié)果、包括雷達圖像和金屬(鋼筋)在顯示屏上能實時顯不。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中雷達發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中雷達接收機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中雷達收發(fā)天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中電磁感應(yīng)發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中電磁感應(yīng)接收機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中電磁感應(yīng)探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中主控模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9為本發(fā)明實施例手持式混凝土結(jié)構(gòu)探測儀中顯示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0032]本發(fā)明的目的是提出一種混凝土結(jié)構(gòu)探測儀，它包括集成在一起的雷達探測模塊、電磁感應(yīng)探測模塊、主控模塊、顯示模塊。其中雷達探測模塊用于發(fā)射雷達信號并接收雷達回波信號；電磁感應(yīng)探測模塊用于發(fā)射脈沖磁場和接收含有目標信息的感應(yīng)電磁場信號；主控模塊產(chǎn)生所述探測儀所需的時序和控制邏輯，同時采集雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號并數(shù)字化；顯示模塊用于用于根據(jù)數(shù)字化的所述雷達回波信號以及感應(yīng)電磁場信號計算混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)進行顯示，可以顯示的包括雷達探測模塊得到的雷達數(shù)據(jù)以及電磁感