[发明专利]一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法与装置

权利要求书

1.一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用风速计测量静止状态下隧道内真实风速v；

S2、采用空气测温仪采集隧道内空气温度，同时采用红外热像仪、可见光数字相机扫描隧道衬砌表面，并记录位置信息，得到隧道衬砌表面红外热图像和可见光数字图像；

S3、通过数字图像处理系统对可见光数字图像进行识别，得到隧道衬砌表观裂缝图像及其位置信息，根据位置信息搜索并截取对应裂缝及其周围的红外热图像，并查找该处及附近的空气温度T_A；

S4、通过红外数据处理系统对截取后的红外热图像进行处理，得到正常区隧道衬砌表面的平均温度T_B、裂缝区及其周围正常区衬砌表面的最高温度T_max和最低温度T_min；

S5、计算隧道内空气温度与衬砌围岩边界温度之差ΔT，其计算表达式如下：

式中，h为隧道衬砌表面空气的对流换热系数，大小与风速v有关；δ为衬砌厚度；λ为衬砌混凝土的热传导系数；

S6、计算裂缝区及其周围正常区衬砌表面的最大温差Δt，其计算表达式如下：

；

S7、计算衬砌裂缝深度d，其计算公式如下：

。

2.根据权利要求1所述的一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法，其特征在于，所述v为检测过程中在隧道三处不同位置测得的移动平台静止状态下的真实风速的平均值。

3.根据权利要求1所述的一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法，其特征在于，裂缝区及其周围正常区衬砌表面位于隧道同侧，所述裂缝区包括沿裂缝走向的整条裂缝及裂缝边沿范围，周围正常区衬砌表面为面积不小于1m²的无病害表面。

4.根据权利要求3所述的一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法，其特征在于，所述周围正常区衬砌表面包括裂缝走向两侧距裂缝不小于0.2m范围内的无病害区。

5.根据权利要求1所述的一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法，其特征在于，所述ΔT和Δt均为无量纲值，所述的衬砌裂缝深度d为红外数据处理系统框选范围内的裂缝深度，衬砌裂缝深度d单位为cm。

6.一种权利要求1所述的一种隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量方法涉及的隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量装置，其特征在于，包括：空气测温仪、风速计、可见光数字相机、红外热像仪、数据处理系统以及惯性单元和光电编码器，风速计、可见光数字相机和惯性单元固定在台架上表面，所述台架安装在移动平台上，所述空气测温仪、红外热像仪、数据处理系统均设置在移动平台上，光电编码器设置在移动平台轮轴上，数据处理系统分别连接空气测温仪、可见光数字相机、红外热像仪、惯性单元和光电编码器。

7.根据权利要求6所述的隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量装置，其特征在于，数据处理系统包括气温采集系统、红外数据处理系统和数字图像处理系统，安装于同一台计算机上。

8.根据权利要求7所述的隧道裂缝深度的非接触移动式快速测量装置，其特征在于，所述气温采集系统与空气测温仪的传感器相连，可根据设定的间隔时间读取空气测温仪上的温度并记录、存储。