[发明专利]一种粘钢法混凝土界面粘结状态监测系统

权利要求书

1.一种粘钢法混凝土界面粘结状态监测系统，其特征在于：包括加固感知子系统（100）、数据分析子系统（200）、通信子系统（300）与管养可视化终端（400）；

加固感知子系统（100），利用压电感应获取加固件（1）与混凝土表面的粘接界面的粘接状态的监测，并将监测采集到的原始信号发送至数据分析子系统（200）中；

数据分析子系统（200），用于读取加固感知子系统（100）发送的原始信号，对原始信号进行去噪信号预处理，并定量评估加固件（1）与混凝土表面的粘接界面的粘接状态；数据分析子系统（200）与通信子系统（300）信号连接；

通信子系统（300），用于将定量评估加固件（1）与混凝土表面的粘接界面的粘接状态传输至管养可视化终端（400）中；

管养可视化终端（400），用于实施远程的获取粘接界面的粘接状态的信息，并进行数字或者图像的可视化输出；

所述加固感知子系统（100）还包括信号驱动单元（3）、压电陶瓷检测单元（4）、无线数据传输端（12）以及无线接收端（13）；加固件（1）粘接包覆在混凝土的表面上，信号驱动单元（3）与压电陶瓷检测单元（4）分别与加固件（1）的不相邻的端面固定连接，压电陶瓷检测单元（4）与无线数据传输端（12）无线连接，无线数据传输端（12）与无线接收端（13）信号连接；信号驱动单元（3）向加固件（1）与混凝土表面的粘接界面施加应力波，该应力波经混凝土传输至压电陶瓷检测单元（4），压电陶瓷检测单元（4）接收应力波后转换为电信号，并将该电信号发送给与其相连的无线数据传输端（12），无线数据传输端（12）将该电信号采样并转换为数字信号后无线发送至无线接收端（13），无线接收端（13）将数字信号发送给数据分析子系统（200）；

所述通信子系统（300）定量评估加固件（1）与混凝土表面的粘接界面的粘接状态，是令加固件（1）与混凝土粘接健康状态的参考信号为S1（n），通过压电陶瓷检测单元（4）实测的信号为S2（n），则两者的误差信号为v（n）=S1（n）—S2（n）；令加固件（1）与混凝土粘接健康状态的参考信号的能量为E₁, 压电陶瓷检测单元（4）实测的信号的能量值为E₂，加固件（1）与混凝土粘接健康状态的参考信号同加固件（1）与混凝土表面损伤信号的相关性程度为Ev，根据相关性程度Ev判断加固件（1）与混凝土表面是否处于脱粘状态的关系式为：；如果Ev的值超过脱粘阈值E₀，则表示加固件（1）与混凝土表面已处于脱粘状态；如果Ev的值不超过脱粘阈值E₀，则表示加固件（1）与混凝土表面维持粘接状态；

所述脱粘阈值E₀的值为10；

当判断加固件（1）与混凝土表面已处于脱粘状态后，进一步定量判断加固件（1）与混凝土表面的剥离程度的第一指标或者第二指标：当第一指标或者第二指标判定加固件（1）与混凝土表面脱粘程度严重时，管养可视化终端（400）向用户发出告警；如果第一指标判定结果为负值，则采用第二指标来进一步评价加固件（1）与混凝土表面的剥离程度，如第一指标与第二指标结果均极小，则表明加固件（1）与混凝土表面的剥离程度不太严重；

所述第一指标的计算方法为：令多尺度排列熵衍生指标为第一指标DI1， 是通过压电陶瓷驱动器（3a）实测的信号在尺度下的排列熵数值；n为分析尺度的大小，n为正整数，尺度的取值为正整数；通过公式；计算多尺度排列熵衍生指标；计算获得的DI1的值越大，表示加固件（1）与混凝土表面脱粘程度越严重；

所述第二指标的计算方法为：令当前压电陶瓷检测单元（4）接收到的信号的第i小波包节点系数为r_i，令表示加固件（1）与混凝土表面粘结状态良好状态下的压电陶瓷检测单元（4）接收到的信号的第i小波包节点系数；N表示小波包节点系数的个数，则第二指标DI2的计算公式为： ；计算获得的DI2值越大，表示加固件（1）与混凝土表面脱粘程度越严重。

2.根据权利要求1所述的一种粘钢法混凝土界面粘结状态监测系统，其特征在于：所述加固件（1）包括连接部和两安装部；两安装部相对且间隔设置，连接部设置在两安装部之间且分别与两安装部固定连接；信号驱动单元（3）的输出端设置在一安装部上，压电陶瓷检测单元（4）正对的设置在另一安装部上。

3.根据权利要求2所述的一种粘钢法混凝土界面粘结状态监测系统，其特征在于：所述信号驱动单元（3）包括信号发生器（10）和压电陶瓷驱动器（3a），信号发生器（10）与压电陶瓷驱动器（3a）电性连接；信号发生器（10）产生正弦扫频激励信号，传输至压电陶瓷驱动器（3a）后，由压电陶瓷驱动器（3a）产生应力波；正弦扫频激励信号的频率范围为100Hz—250kHz，幅值为1V；压电陶瓷检测单元（4）的采样时间为0.01s，采样频率为1MHz。