[发明专利]在役结构预应力原位检测系统及方法

权利要求书

1.在役结构预应力原位检测系统，其特征在于：包括

可调信号源单元，与预应力钢筋的输入端连接，用于输出不同频率和相位的电磁波，以满足不同长度不同粗细的预应力钢筋的阻抗要求；

高输入阻抗单元，与预应力钢筋的输出端连接，使钢筋等效为开路状态；

峰值检波单元，连接在高输入阻抗单元的输出端处，用于提取出输出端的驻波峰值电压；

A/D转换电路，将峰值检波单元输出的驻波峰值电压转变成数字信号；

电压测试处理显示单元，把对应的电压值等效显示成具体的受力大小；

系统参数输入单元，与电压测试处理显示单元连接，把对应的钢筋的物理尺寸与电参数输入电压测试处理显示单元，计算获得钢筋所受应力。

2.根据权利要求1所述的在役结构预应力原位检测系统，其特征在于：所述电参数包括半径大小、钢筋的材料混合比例以及相因的未受力的节点常数、电导率和磁导率。

3.根据权利要求1所述的在役结构预应力原位检测系统，其特征在于：该检测系统还包括放大单元，所述放大单元用于放大可调信号源单元输出的信号并将可调信号单元输出的信号导入到预应力钢筋的输入端。

4.根据权利要求3所述的在役结构预应力原位检测系统，其特征在于：该检测系统还包括阻抗匹配单元，所述阻抗匹配单元的输入端与放大单元的输出端连接，阻抗匹配单元的输出端与预应力钢筋的输入端连接，用于使电磁波在预应力钢筋的输入端不发生反射。

5.根据权利要求4所述的在役结构预应力原位检测系统，其特征在于：预应力钢筋的输入端不发生反射包括信号源到钢筋上，以及钢筋输出端反射回来的信号不再发生反射。

6.利用权利要求5所述的检测系统进行检测的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1:基本校验与标定；

S11将阻抗匹配单元与钢筋的一端连接，将高输入阻抗单元与钢筋的另一端连接；

S12通过系统参数输入单元输入钢筋在未受力时的磁导率；

S13调节信号源的频率和相位，首先使得信号输出时相位为0；调节信号频率，使得输出端电压达到最大值，即获得最大的反射，形成最大的驻波；

S14根据不同钢筋的型号与粗细，制定相应的频率表和对应的磁导率表；

S2:绝对应力测试；

S21根据步骤S14中制定的频率表设定信号源频率，并输入相应的磁导率；

S22记录此时输出端驻波信号幅度；

S23调节信号源频率，使得输出驻波电压降低到最低，记录下当前频率，然后计算出驻波在钢筋上的个数；其中：[]为取整算符，n为整数，n为驻波在钢筋上的个数，f₁为最大驻波时频率，f₂为最小驻波时频率；

S24输入n值到电压测试处理显示单元；

S25计算获得相应的绝对应力；δ=Bm2(Aμϵ0+8πμ0ϵ0)(π/2-arcos(Vm′/Vm))(n+1/4)Aϵ0λmμ2,]]>其中：δ为钢筋所受绝对应力，μ是未受力时磁性材料的磁导率，μ₀为真空中的磁导率，ε₀为真空电导率，Bm为饱和磁感应强度，λm为磁致伸缩系数，A是与钢筋半径相关的常数，V_m为不加力的值，是事先做好的标称值，V_m'为拉伸发生后的电压；

S3：预应力损失监测；

S31根据对应钢筋参数设定磁导率与频率；

S32按照步骤S2测试一次驻波电压；

S33给定时间间隔再测试一次驻波电压；

S34根据计算公式直接计算应力变化，与设定值比较获得预应力损失即预应力变化：其中：Δδ为钢筋所受绝对应力变化，μ是未受力时磁性材料的磁导率，μ₀为真空中的磁导率，ε₀为真空电导率，Bm为饱和磁感应强度，λm为磁致伸缩系数，A是与钢筋半径相关的常数；V_m为不加力的值，是事先做好的标称值，V_m'为拉伸发生后的电压；ΔV'_m为加载应力后随应力变化而引起的驻波电压变化。