基于磁测量的钢筋探测仪研制

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近些年我国基础建设需求日益增多,保障建筑结构的质量一直是一个重要的话题。钢筋混凝土是关系着整个工程安全的重要建筑材料。本文的目的是为了深入探讨钢筋探测仪实现原理,研发一种低成本的钢筋探测仪设备,为钢筋混凝土检测提供科学准确的检测数据。本文首先基于对钢筋探测仪技术指标完成需求分析。然后介绍了两种磁测量无损检测方法的原理,从理论上对应用磁测量无损检测技术设计实现钢筋位置探测、保护层厚度测量以及直径检测的可行性做了简要论述。基于磁测量的钢筋探测仪的研制包括硬件设计和软件设计两个部分。通过对扁平圆环线圈建立数学模型,分析了线圈的尺寸大小变化引起的涡流线圈探头的灵敏度和线性范围的变化规律。之后课题利用三维有限元分析研究了已有探头存在缺陷、有无磁芯对探测性能的影响以及激励电流频率对探测性能的影响。根据所得结论,本文基于已有线圈设计了一种组合型圆环线圈探头,通过仿真分析可以看到该线圈结合了大外径线圈的结构优点,同时降低了线圈外径增大带来的近距离探测性能的影响。随后论述了核心器件的选型,并介绍了各模块电路设计的具体内容,在信号调理部分应用采样积分的微弱信号检测技术提高了待测信号的信噪比。此外,本文介绍了单片机控制程序的主要功能,重点研究了测量程序中的顺序表查找算法,采用斐波那契查找法完成程序开发。Windows平台分析软件基于Qt开发完成串口数据读取、数据帧解析、测量结果显示和分析等功能。为了对研制的钢筋探测仪功能进行测试,本文研究了多项国家标准和行业标准,设计了符合规范的测试平台和测试方案。最后对硬件设备和分析软件的性能和功能进行测试。测试结果表明,本文设计的钢筋探测仪可以满足技术指标要求,能够实现钢筋位置探测、保护层厚度测量和直径检测;分析软件实现了所规定的各项功能。
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