[发明专利]一种混凝土裂缝监测方法及系统

权利要求书

1.一种混凝土裂缝监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

获取混凝土结构的载荷逐渐增大时，各压电智能传感器组中接收器收集到的应力波，每一所述压电智能传感器组包括相对设置的一个驱动器和一个所述接收器，各所述驱动器和各所述接收器通过钻孔灌浆的方式埋置在所述混凝土结构中；

判断是否满足裂缝条件，所述裂缝条件为随着荷载的递增，所述应力波的传播时间差增大，且所述应力波的幅值衰减；

若是，确定满足裂缝条件的应力波对应的压电智能传感器组的驱动器和接收器之间存在裂缝；

所述获取混凝土结构的载荷逐渐增大时，各压电智能传感器组中接收器收集到的应力波之前，还包括：

在所述混凝土结构的目标区域的表面制造特征散斑，所述目标区域为布设所述压电智能传感器组的区域；

获取混凝土结构的载荷由零逐渐增大时，数码相机拍摄的所述目标区域的表面变形图和表面参考图，所述表面参考图为所述混凝土结构的载荷为零时所述目标区域的表面图，所述表面变形图为所述混凝土结构的载荷大于零时所述目标区域的表面图；所述数码相机连续拍摄获得目标区域变形过程中不同时刻的数字图像；

将所述表面变形图和所述表面参考图转换为灰度图，获得与所述表面变形图对应的变形灰度图及与所述表面参考图对应的参考灰度图；

以裂缝区域为中心，在所述参考灰度图上选择方形处理区域，获得参考处理区域，所述裂缝区域为满足裂缝条件的应力波对应的压电智能传感器组所在的区域；

以裂缝区域为中心，在所述变形灰度图上选择方形处理区域，获得变形处理区域；

根据参考几何点像素与变形几何点像素的相关性，确定与各参考几何点对应的变形几何点的位置，具体包括：根据公式：计算参考几何点的像素与各变形几何点的像素的相关系数，其中，r表示相关系数，p₀表示参考几何点Q₀的像素，p_i表示变形几何点Q_i的像素，cov(p₀,p_i)表示p₀与p_i的协方差，σp₀表示p₀的方差，σp_i表示p_i的方差；根据所述相关系数的极值点的位置坐标确定与参考几何点Q₀对应的变形几何点在所述变形灰度图上的位置坐标；所述相关系数的极值点为极大值或极小值；所述参考几何点为所述参考灰度图上的几何点，所述变形几何点为所述变形灰度图上的几何点；

根据各所述参考几何点的坐标及与各所述参考几何点对应的所述变形几何点的坐标确定裂缝宽度；

逐一计算各个参考几何点的位移，采用Matlab软件实现结果的可视化，所得图像中应变大的区域即为裂缝，几何点的位移值即为裂缝在该点处的宽度；获取加载过程不同时刻的混凝土结构图像，根据位移图像的分析可定位裂缝的分布与宽度。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述在所述混凝土结构的目标区域的表面制造特征散斑，具体包括：

在所述目标区域的表面均匀涂覆白漆；

在涂覆好白漆的所述目标区域的表面涂抹黑色斑点。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述根据各所述参考几何点的坐标及与各所述参考几何点对应的所述变形几何点的坐标确定裂缝宽度，具体包括：

根据公式：确定裂缝在参考几何点Q₀处的宽度，其中，x₀表示参考几何点Q₀的横坐标，y₀表示参考几何点Q₀的纵坐标，x_i表示与参考几何点Q₀对应的变形几何点的横坐标，y_i表示与参考几何点Q₀对应的变形几何点的纵坐标。

4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述变形处理区域涵盖所述参考处理区域。

5.一种混凝土裂缝监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

应力波获取模块，用于获取混凝土结构的载荷逐渐增大时，各压电智能传感器组中接收器收集到的应力波，每一所述压电智能传感器组包括相对设置的一个驱动器和一个所述接收器，各所述驱动器和各所述接收器通过钻孔灌浆的方式埋置在所述混凝土结构中；

判断模块，用于判断是否满足裂缝条件，所述裂缝条件为随着荷载的递增，所述应力波的传播时间差增大，且所述应力波的幅值衰减；

裂缝确定模块，用于当判断结果为是时，确定满足裂缝条件的应力波对应的压电智能传感器组的驱动器和接收器之间存在裂缝。