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原文传递基于红外热成像的识别钢管混凝土构件脱空缺陷的方法

专利名称：	基于红外热成像的识别钢管混凝土构件脱空缺陷的方法
摘要：	本发明涉及建筑材料检测技术领域，旨在提供一种基于红外热成像的识别钢管混凝土构件脱空缺陷的方法。该方法是通过加热装置对钢管混凝土构件待测区域进行加热，拍摄试件表面图像，然后通过红外数字图像处理软件进行处理分析，通过对比分析加热区域与非加热区域的温度分布规律，计算钢管混凝土表面的温度分布梯度；进一步根据温度分布梯度判断钢管混凝土脱空区域的范围，识别钢管混凝土脱空区域的边界。本发明在采用温度变化率的方法来识别钢管混凝土构件脱空缺陷的边界，因此具有可重复性，测试结果不受人为因素的影响。本发明操作简便，测试设备可根据测试精度要求选择不同的现有的商业化仪器，节省人力物力，测试成本较低。
专利类型：	发明专利
申请人：	浙江大学
发明人：	陈劲;王彬;陈禾;肖锋;姚康伟;田野
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911296095.5
公开号：	CN111077184A
代理机构：	杭州中成专利事务所有限公司
代理人：	周世骏
分类号：	G01N25/72;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/72
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基于红外热成像的识别钢管混凝土构件脱空缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)制作一个正方形钢管混凝土试件作为基准试件，方形钢管钢板围成，内部使用混凝土填充，保证钢板与混凝土粘结良好；所述钢板与钢管混凝土构件中的钢管具有相同的材质与厚度；基准试样所用的混凝土配方、制备方法及养护过程与钢管混凝土构件保持一致； (2)将基准试样置于加热装置的热场中，并使两者中心重合；加热部件的加热面平行于基准试样中的钢板，加热部件与基准试样保持20cm-30cm间距；调节加热装置的控制器，对基准试样加热10～30分钟；停止加热后，使用红外数字图像收集系统从各方向对基准试样进行拍照； (3)将钢管混凝土构件置于加热装置的热场中，使其中心与热场中心重合；加热部件的加热面平行于钢管混凝土构件的钢管轴线方向，加热部件与钢管混凝土构件保持20cm-30cm间距；调节加热装置的控制器，对钢管混凝土构件加热10～30分钟；停止加热后，使用红外数字图像收集系统从各方向对钢管混凝土构件进行拍照； (4)将拍摄所得红外数字照片通过有线或无线方式传输至计算机，并存储在存储设备中； (5)使用红外数字图像处理软件对红外数字照片进行温度识别处理，分别绘制出基准试样和钢管混凝土构件的温度分布图； (6)基于基准试样的温度分布图，获得表面温度平均值，记为T1；基于钢管混凝土构件的温度分布图，获得待测区域平均温度，记为T2； (7.1)如果钢管混凝土构件的待测区域内任一点与其平均温度T2的差值在±3℃之间，则认为待测区域的温度分布均匀，此时按下述方式进行评估： A、如果T1与T2的差值在±3℃之间，判定钢管混凝土待测区域的钢管与混凝土粘结良好，不存在脱空现象； B、如果T2-T1>8℃，判定钢管混凝土构件的待测区域内钢管与混凝土完全脱空； C、如果3℃3℃，判定试验过程中误差过大；此时应重复步骤(2)～(6)，以再次获取的T1、T2数据重新进行评估； (7.2)如果钢管混凝土构件的待测区域内存在超过3个位置的温度与平均温度T2的差值大于±3℃，则认为待测区域的温度分布不均，并且判定待测区域内部分区域存在脱空缺陷；此时按下述方式继续进行评估： a、根据钢管混凝土构件待测区域的温度分布图，区分高温区域H与低温区域L； b、在高温区域H中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T3；在低温区域L中选择温度相对平均的子区域，基于该子区域的温度分布图获得平均温度，记为T4； c、如果T1与T4的差值在±3℃之间，判定低温区域L的钢管与混凝土粘结良好； d、如果T1与T4的误差大于±3℃，判定测试过程中误差过大，此时应重复步骤(2)～(6)，以再次获取的T1、T4数据重新进行评估； e、如果T3-T1>5℃，判定钢管混凝土构件待测区域高温区域与混凝土完全脱空； f、如果T3-T1<5℃，判定试验过程中误差过大；此时应重复步骤(2)～(6)，以再次获取的T1、T3数据重新进行评估； g、根据钢管混凝土构件待测区域的温度分布图，计算低温区域L到高温区域H的温度变化梯度G，单位℃/cm；当某位置的温度变化梯度G大于关键值Gc时，判定此处为钢管混凝土构件脱空区域的边界点； h、重复步骤e，获得若干个边界点；连接相邻的边界点，直至识别并绘制出钢管混凝土构件待测区域脱空缺陷的完整边界。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤e中所述关键值Gc取值为8℃/cm。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方形钢管由厚度为15mm的Q235钢板围成，内部尺寸为100mm×100mm×100mm。 4.一种采集用于钢管混凝土构件脱空缺陷识别的红外热成像的系统，其特征在于，该系统包括：加热装置、红外数字图像收集系统、红外数字图像存储系统和数字图像处理分析系统；其中，加热装置具有呈全包围式或半包围布置的加热部件；钢管混凝土构件放置在加热部件所形成的热场中；加热部件的加热面平行于钢管混凝土构件的钢管轴线方向布置，且与钢管混凝土构件保持间距；红外数字图像收集系统是指具有红外拍摄功能的红外热成像仪、数码相机或手机；红外数字图像存储系统是指配备了存储设备的计算机，用于存储采集到的红外数字图像；红外数字图像收集系统通过有线或无线方式连接至红外数字图像存储系统；数字图像处理分析系统是安装在计算机中的软件功能模块，用于实现权利要求1的步骤(6)、(7.1)和(7.2)所述评估过程。 5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述加热装置还包括调整加热功率的控制器；所述加热部件是电加热器，且通过导线连接至控制器；或者所述加热部件是燃气加热器，其进气管路上设置电控阀门，电控阀门通过导线连接至控制器。 6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述存储设备是安装在计算机内部的硬盘，或者是与计算机通过互联网连接的云端存储设备。 7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述钢管混凝土构件与加热部件之间保持20～30cm的间距。
所属类别：	发明专利