[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

说明书

本发明提供了一种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，该拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置的整体结构设计较为简单、成本低，其成像方法和原理上直接利用了射频微波对电介质材料具有较强穿透性及其近场效应传播衰减的特性，数据处理和呈现简单直观、复杂度低、易于实现；并且由于近场波最远只能向前传播一个波长的有效距离，局域性强、抗干扰能力强，因此其成像效果过程不会受到一般远场雷达技术中杂散波的影响，成像得到的拉索内部钢结构表面图像能够较为准确的还原和表征其钢结构表面的锈蚀损伤情况，且由于近场波的衰减特性，其成像方法对测试人员的伤害小，有利于其在拉索内部钢结构锈蚀损伤探测技术领域中广泛应用。

技术领域

本发明属于拉索结构安全性监测技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

随着交通行业的迅速发展，拉索在桥梁方面的应用非常广泛，但由于拉索因雨水，风的原因会造成腐蚀、断丝等损伤现象，这对桥梁安全造成了很大的隐患。为了避免拉索的损伤缺陷对桥梁造成隐患，需要定期对拉索进行缺陷检测和维护。

无损检测在检测过程中对构件的损伤比较小或无损伤，这是桥梁拉索损伤检测的发展方向。针对无损检测，现已涌现出不少技术和方法，主要方法有：

人工检测法，主要是通过人工检查拉索系统是否遭受锈蚀，索体是否有破损，定期对索体各部件涂刷防护漆，对已锈蚀的及时除锈，其优点是可定性地直观检查，但缺点是检测费人力物力，检查范围有限，且检测结果仅可用于定性评估，难满足定量评定要求，无法实现对突发性事故隐患的及时发现。

放射线检测法：根据拉索上锈蚀部位与未锈蚀部位对射线吸收能力的不同来实现缺陷检测，可以检测拉索表面及内部的损伤和缺陷，但其缺点是为了屏蔽对人体的辐射，射线装置的整体体积往往较大，难以适用于实时长期监测，而且如果射线泄漏可能会带来辐射污染，存在较大的安全隐患。

电化学检测法：电化学方法主要是根据电位差的范围判断缆索的锈蚀的可能性，实现缺陷检测，但受测试局部区域可能会受到温度、湿度等环境因素的影响，容易导致出现检测偏差，并且部分实验结果都比较模糊，并且需要进行复杂的后期数据处理，才能得到检测结果。

由此，为了对桥梁拉索实施更好地管理和维护，从新的技术角度提出内部钢结构损伤的检测方案，且能在实践中获取更直观的“锈蚀损伤图像”，是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明目的在于提供一种基于近场效应的拉索内部钢结构锈蚀损伤成像装置，该装置利用射频微波对电介质材料具有较强穿透性及其近场效应传播衰减的特性，能够实现对拉索内部钢结构表面的成像，用以表征拉索内部钢结构表面的锈蚀损伤情况。

为解决上述技术问题，实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

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；