一种预应力梁灌浆密实度检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种预应力梁灌浆密实度检测系统，其包括有一移动机构及一扫描机构，所述移动机构用于驱使扫描机构和预应力梁混凝土相对移动，以令扫描机构对预应力梁混凝土进行扫描成像，所述扫描机构包括有：一太赫兹发射器，用于出射预设频率的平行太赫兹波；一第一聚焦透镜，用于将太赫兹发射器出射的平行太赫兹波聚焦于待测的预应力梁混凝土上，并且经过该预应力梁混凝土表面散射后形成发散太赫兹波；一第二聚焦透镜，用于将所述发散太赫兹波转换为平行太赫兹波；一太赫兹探测器，设于所述第二聚焦透镜的输出侧，用于根据第二聚焦透镜出射的平行太赫兹波而生成太赫兹图像。本发明专利技术抗电磁干扰效果好、操作简单、检测速度快、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及预应力梁灌浆密实度检测
，尤其涉及一种基于太赫兹扫描成像技术的预应力梁灌浆密实度检测系统及检测方法。
技术介绍
随着我国公路建设的高速发展，各种体系的预应力混凝土结构获得了突飞猛进的发展。在后张预应力混凝土桥梁结构中，为防止预应力钢筋锈蚀，并使预应力钢筋与梁体混凝土结为整体，一般在钢束张拉完毕之后，需要向预应力管道内压注水泥浆，使水泥浆充分包裹预应力钢筋。然而，由于孔道压浆材料质量、压浆工艺、施工管理及试验检测技术等原因，预应力管道容易出现压浆不密实、空洞缺陷。目前，国内很多高校及研究所都在对预应力梁灌浆密实度检测进行相关研究，但大都停留在研究阶段，检测方法及手段还无法大规模推广应用。现在国内外预应力梁灌浆密实度主要检测方法有钻芯取样法、超声波法、探地雷达法、冲击弹性波法、射线辐射法、红外热成像等方法。上述方法都有各自的缺点和不足，例如钻心取样法操作复杂、准确度低、成本高，超声波法作业性差、效率低、难以实用，探地雷达法容易受电磁干扰等。预应力管道灌浆质量好坏直接影响着预应力混凝土梁的耐久性和安全性，因此，加强研究开发关于预应力梁灌浆密实度的检测技术具有极其重要而深远的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种抗电磁干扰效果好、操作简单、检测速度快、可靠性高，并且基于太赫兹扫描成像技术的预应力梁灌浆密实度检测系统及检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种预应力梁灌浆密实度检测系统，其包括有一移动机构及一扫描机构，所述移动机构用于驱使扫描机构相对预应力梁混凝土移动，以令扫描机构对预应力梁混凝土进行扫描成像，所述扫描机构包括：一太赫兹发射器，用于出射预设频率的平行太赫兹波；一第一聚焦透镜，设于所述太赫兹发射器的输出侧，所述第一聚焦透镜用于将太赫兹发射器出射的平行太赫兹波聚焦于待测的预应力梁混凝土上，并且经过该预应力梁混凝土表面散射后形成发散太赫兹波；一第二聚焦透镜，设于所述发散太赫兹波的散射路径，所述第二聚焦透镜用于将所述发散太赫兹波转换为平行太赫兹波；一太赫兹探测器，设于所述第二聚焦透镜的输出侧，用于根据第二聚焦透镜出射的平行太赫兹波而生成太赫兹图像。优选地，所述太赫兹发射器包括有依次电性连接的参考晶振、锁相电路、双工器和毫米波复合谐波振荡器，所述参考晶振用于为锁相电路提供时钟频率信号，所述锁相电路用于产生激发信号，该激发信号通过双工器而传输至毫米波复合谐波振荡器，藉由所述毫米波复合谐波振荡器而输出预设频率的平行太赫兹波。优选地，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜均由聚乙烯材料制成。优选地，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜的孔径均为5cm，焦距均为10cm，藉由所述第一聚焦透镜而将太赫兹发射器出射的平行太赫兹波聚焦形成直径为5mm的焦斑。优选地，所述太赫兹探测器为直接检波式太赫兹辐射计。一种预应力梁灌浆密实度检测方法，该方法基于一系统实现，所述系统包括有包括有一移动机构及一扫描机构，所述扫描机构包括有一太赫兹发射器、一第一聚焦透镜、一第二聚焦透镜及一太赫兹探测器，所述方法包括：由所述移动机构驱使扫描机构相对预应力梁混凝土移动，以令扫描机构对预应力梁混凝土进行扫描成像，该扫描成像过程如下步骤：步骤S1，所述太赫兹发射器出射预设频率的平行太赫兹波；步骤S2，所述第一聚焦透镜将太赫兹发射器出射的平行太赫兹波聚焦于待测的预应力梁混凝土上，并且经过该预应力梁混凝土表面散射后形成发散太赫兹波；步骤S3，所述第二聚焦透镜将所述发散太赫兹波转换为平行太赫兹波；步骤S4，所述太赫兹探测器根据第二聚焦透镜出射的平行太赫兹波生成太赫兹图像。优选地，所述步骤S1中，所述太赫兹发射器是输出频率为0.95THz的单频太赫兹源，且该太赫兹发射器用于出射频率为0.95THz的平行太赫兹波。优选地，所述移动机构用于驱使扫描机构沿预应力梁混凝土表面的X方向或Y方向平移。优选地，沿预应力梁混凝土表面的Y方向预设有多行线扫描轨迹，每行线扫描轨迹沿预应力梁混凝土表面的X方向延伸，藉由移动机构而驱使扫描机构对所述线扫描轨迹进行逐行扫描，以令扫描机构生成太赫兹图像。优选地，所述扫描机构单次扫描后所生成的太赫兹图像大小为1m×0.3m，单次扫描所需时间小于30s，图像拼接误差小于5mm。优选地，所述太赫兹图像中，每个像点都对应一定的数值，根据每个像点的数值，通过计算能够推断出预应力梁灌浆密实度的大小，进而实现对预应力梁灌浆密实度的定量分析。本专利技术公开的预应力梁灌浆密实度检测系统及检测方法，其相比现有技术而言的有益效果在于，首先，本专利技术方法采用了太赫兹扫描成像技术，使得本专利技术具有抗电磁干扰、操作简单、检测速度快、可靠性高等优点；其次，本专利技术方法不仅能定性判断预应力梁的灌浆密实度，而且能通过对太赫兹图像每个像点的计算，定量判断预应力梁灌浆密实度的大小；此外，本专利技术方法采用的是非接触的无损检测方式，能够对所检测的物体起到很好的保护作用；再次，本专利技术方法所采用的太赫兹扫描成像装置体积小，成本低，便于携带，易于推广，具有很广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术预应力梁灌浆密实度检测系统的组成框图。图2为太赫兹发射器的电路框图。图3为本专利技术预应力梁灌浆密实度检测方法的流程图。图4为待测预应力梁混凝土的实物图。图5是对图4中预应力梁混凝土进行扫描成像后的太赫兹图像。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作更加详细的描述。本专利技术公开了一种预应力梁灌浆密实度检测系统，如图1所示，其包括有一移动机构5及一扫描机构，所述移动机构5用于驱使扫描机构相对预应力梁混凝土6移动，以令扫描机构对预应力梁混凝土6进行扫描成像，所述扫描机构包括：一太赫兹发射器1，用于出射预设频率的平行太赫兹波；一第一聚焦透镜3，设于所述太赫兹发射器1的输出侧，所述第一聚焦透镜3用于将太赫兹发射器1出射的平行太赫兹波聚焦于待测的预应力梁混凝土6上，并且经过该预应力梁混凝土6表面散射后形成发散太赫兹波；一第二聚焦透镜4，设于所述发散太赫兹波的散射路径，所述第二聚焦透镜4用于将所述发散太赫兹波转换为平行太赫兹波；一太赫兹探测器2，设于所述第二聚焦透镜4的输出侧，用于根据第二聚焦透镜4出射的平行太赫兹波而生成太赫兹图像。上述检测系统采用了太赫兹扫描成像技术，其中，太赫兹辐射(Terahertz，THz)是指频率在0.1THz～10THz(波长在3mm～30μm)范围内的电磁波。太赫兹辐射与其它波段的电磁波辐射相比存在很多特性:宽带性、瞬态性、指纹谱性、相干性、低能性、穿透性、惧水性等，因而具有十分重要的学术与应用价值,被国际科技界公认为有待开拓并将对世界产生巨大影响的新频谱。太赫兹波对大多数非极性物质透明，兼具频谱特性和成像特性等特点，利用太赫兹波对大部分干燥、非金属、非极性材料(如泡沫、陶瓷、玻璃等)较好的穿透能力,并结合太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术，就可以对材料中的缺陷进行无损检测。关于太赫兹发射器1的具体组成，请参照图2，所述太赫兹发射器1包括有依次电性连接的参考晶振100、锁相电路101、双工器103和毫米波复合谐波振荡器104，所述参考晶振100用于为锁相电路101提供时钟频率信号，所述锁相电路101用于产生激发信号，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预应力梁灌浆密实度检测系统，其特征在于，包括有一移动机构(5)及一扫描机构，所述移动机构(5)用于驱使扫描机构相对预应力梁混凝土(6)移动，以令扫描机构对预应力梁混凝土(6)进行扫描成像，所述扫描机构包括：一太赫兹发射器(1)，用于出射预设频率的平行太赫兹波；一第一聚焦透镜(3)，设于所述太赫兹发射器(1)的输出侧，所述第一聚焦透镜(3)用于将太赫兹发射器(1)出射的平行太赫兹波聚焦于待测的预应力梁混凝土(6)上，并且经过该预应力梁混凝土(6)表面散射后形成发散太赫兹波；一第二聚焦透镜(4)，设于所述发散太赫兹波的散射路径，所述第二聚焦透镜(4)用于将所述发散太赫兹波转换为平行太赫兹波；一太赫兹探测器(2)，设于所述第二聚焦透镜(4)的输出侧，用于根据第二聚焦透镜(4)出射的平行太赫兹波而生成太赫兹图像。

【技术特征摘要】
1.一种预应力梁灌浆密实度检测系统，其特征在于，包括有一移动机构(5)及一扫描机构，所述移动机构(5)用于驱使扫描机构相对预应力梁混凝土(6)移动，以令扫描机构对预应力梁混凝土(6)进行扫描成像，所述扫描机构包括：一太赫兹发射器(1)，用于出射预设频率的平行太赫兹波；一第一聚焦透镜(3)，设于所述太赫兹发射器(1)的输出侧，所述第一聚焦透镜(3)用于将太赫兹发射器(1)出射的平行太赫兹波聚焦于待测的预应力梁混凝土(6)上，并且经过该预应力梁混凝土(6)表面散射后形成发散太赫兹波；一第二聚焦透镜(4)，设于所述发散太赫兹波的散射路径，所述第二聚焦透镜(4)用于将所述发散太赫兹波转换为平行太赫兹波；一太赫兹探测器(2)，设于所述第二聚焦透镜(4)的输出侧，用于根据第二聚焦透镜(4)出射的平行太赫兹波而生成太赫兹图像。2.如权利要求1所述的预应力梁灌浆密实度检测系统，其特征在于，所述太赫兹发射器(1)包括有依次电性连接的参考晶振(100)、锁相电路(101)、双工器(103)和毫米波复合谐波振荡器(104)，所述参考晶振(100)用于为锁相电路(101)提供时钟频率信号，所述锁相电路(101)用于产生激发信号，该激发信号通过双工器(103)而传输至毫米波复合谐波振荡器(104)，藉由所述毫米波复合谐波振荡器(104)而输出预设频率的平行太赫兹波。3.如权利要求1所述的预应力梁灌浆密实度检测系统，其特征在于，所述第一聚焦透镜(3)和第二聚焦透镜(4)均由聚乙烯材料制成。4.如权利要求3所述的预应力梁灌浆密实度检测系统，其特征在于，所述第一聚焦透镜(3)和第二聚焦透镜(4)的孔径均为5cm，焦距均为10cm，藉由所述第一聚焦透镜(3)而将太赫兹发射器(1)出射的平行太赫兹波聚焦形成直径为5mm的焦斑。5.如权利要求1所述的预应力梁灌浆密实度检测系统，其特征在于，所述太赫兹探测器(2)为直接检波式太赫兹辐射计。6.一种预应力梁灌浆密实度检测方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，刘伟伟，陈平，张永明，邹宝刚，赵晓萍，温广宇，孙静，李勇攀，包权利，牛军，徐鸿喆，王峥，
申请(专利权)人：天津市交通运输工程质量安全监督总站，南开大学，天津津质工程技术咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12