[发明专利]基于近场效应的拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置及方法

权利要求书

1.基于近场效应的拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置，其特征在于，包括射频微波扫描器、扫描检测控制器和微波功率成像计算机；

所述射频微波扫描器具有整体呈竖向筒状、上端封闭且下端为锥尖形的波导壳体，所述波导壳体的下端锥尖末端设有狭缝开口；所述波导壳体外位于狭缝开口旁侧位置处设置有射频微波发射天线，且其射频微波发射方向朝向波导壳体下端锥尖的狭缝开口下方临近位置处；所述波导壳体内位于狭缝开口上方位置处固定设置有微波功率计；所述射频微波扫描器所发射射频微波的频率取值为1000~3000MHz；所述波导壳体下端锥尖的狭缝开口的宽度为射频微波扫描器所发射射频微波波长的1/20~1/(2π)，π为圆周率；所述射频微波发射天线与波导壳体下端锥尖的狭缝开口位置处的间隔距离大于或等于射频微波扫描器所发射射频微波的波长值；

所述扫描检测控制器包括滑动轨道，安装在所述滑动轨道上且能够沿滑动轨道滑动的扫描移动头，能够驱动所述扫描移动头沿滑动轨道往返滑动的扫描移动驱动器，以及扫描位置控制模块、射频微波控制模块和信号放大器，且扫描位置控制模块的扫描位置信号输出端分别与扫描移动驱动器的扫描位置驱动控制端以及微波功率成像计算机的成像位置信号采集端电连接；所述射频微波扫描器通过其波导壳体固定安装在扫描移动头上，且其波导壳体的筒状轴线方向与扫描移动头在滑动轨道上的滑动方向相垂直，射频微波扫描器上射频微波发射天线的控制端与射频微波控制模块的发射控制信号输出端电连接，射频微波扫描器上微波功率计的功率信号输出端通过信号放大器与微波功率成像计算机的射频微波功率采集端电连接。

2.根据权利要求1所述基于近场效应的拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置，其特征在于，所述微波功率成像计算机内预设有微波功率成像函数关系模型，所述微波功率成像函数关系模型用以指示接收到的射频微波功率与射频微波近场波传播距离值之间的对应关系，从而能够根据射频微波扫描器在对拉索不同位置处进行扫描时所反馈的微波功率值，通过微波功率成像函数关系模型换算得到相应扫描位置处的射频微波近场波传播距离值，绘制出拉索内部钢结构表面不同位置处的距离像，进而实现拉索内部钢结构表面的图像成像，用以表征拉索内部钢结构表面的锈蚀损伤情况。

3.如权利要求1所述基于近场效应的拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置的成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将所述基于近场效应的拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置中扫描检测控制器的滑动轨道设置于被检测拉索旁侧并沿被检测拉索方向平行延伸，使得扫描移动头沿滑动轨道滑动的过程中，射频微波扫描器的波导壳体下端锥尖的狭缝开口始终正对被检测拉索的外表面，且波导壳体下端锥尖的狭缝开口位置处与被检测拉索外表面的间隔距离能够始终满足射频微波近场检测距离要求；

2）通过射频微波控制模块控制射频微波扫描器的射频微波发射天线发射射频微波，并通过扫描检测控制器的扫描位置控制模块控制扫描移动驱动器驱动扫描移动头在滑动轨道上滑动，从而带动射频微波扫描器对被检测拉索的不同位置进行扫描检测，且扫描位置控制模块将扫描位置信号反馈发送至微波功率成像计算机，由射频微波扫描器上的微波功率计采集射频微波发射天线所发射的射频微波在拉索内部钢结构表面反射时形成的射频微波近场波到达波导壳体下端锥尖的狭缝开口位置处再线性转化形成的射频微波远场辐射波的微波功率值，并将采集到的微波功率值通过信号放大器放大后反馈发送至微波功率成像计算机；

3）微波功率成像计算机内预设有微波功率成像函数关系模型，所述微波功率成像函数关系模型用以指示接收到的射频微波功率与射频微波近场波传播距离值之间的对应关系；微波功率成像计算机接收来自扫描位置控制模块的扫描位置信号以及来自微波功率计经信号放大器放大后反馈的微波功率值，根据射频微波扫描器在对被检测拉索不同位置处进行扫描时所反馈的微波功率值，通过微波功率成像函数关系模型换算得到相应扫描位置处的射频微波近场波传播距离值，绘制出被检测拉索内部钢结构表面不同位置处的距离像，进而实现对被检测拉索内部钢结构表面的图像成像，用以表征被检测拉索内部钢结构表面的锈蚀损伤情况。