手持式混凝土结构探测仪及其探测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种手持式混凝土结构探测仪。
【背景技术】
[0002]混凝土无损检测是对混凝土质量进行监督和诊断的重要手段，是整个混凝土工程技术中的一项重要内容。随着我国经济建设的发展和人民生活水平的提高，对建筑混凝土结构的施工或者维护的检测，已逐渐被提到议事日程上来。
[0003]目前，对混凝土结构的检测主要是采用无损探测的方法对保护层厚度、混凝土内钢筋位置、数量以及直径的检测，普遍是用的仪器是钢筋检测仪。钢筋检测仪是利用电磁感应的现象实现对金属物的探测，尽管这类仪器成本相对较低，但存在一些缺点:1)只能对金属物进行探测，而对于非金属物或者裂缝则不能检测；2)钢筋定位不精确，探测深度相对较浅；3)探测图像不直观等。
[0004]探地雷达(Ground-Penetrating Radar，GPR)是近些年来迅速发展起来的一种高新无损检测技术，目前国外已应用得非常广泛，而且后期的技术支持也日趋成熟。利用GPR技术可对钢筋混凝土内部结构(配筋、钢筋保护层等)成像与解释，实现对其质量的检测与评估，在钢筋混凝土内部结构探测中具有良好的效果。由于常规雷达计算目标深度时，需要知道准确的介电常数，而混凝土往往不是均匀介质，精确的介电常数不能获得，所以采用GPR获得的目标深度误差很大。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]鉴于以上问题，本发明提供了一款手持式混凝土结构探测仪，以克服现有钢筋仪不能探测非金属以及现有雷达深度测量误差大的窘境。
[0007]( 二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本发明提出一种手持式混凝土结构探测仪，包括集成在一起的雷达探测模块、电磁感应探测模块、主控模块和显示模块，其中:所述雷达探测模块用于发射雷达信号并接收雷达回波信号；所述电磁感应探测模块用于发射脉冲磁场和接收含有目标信息的感应电磁场信号；所述主控模块产生所述探测仪所需的时序和控制逻辑，同时采集所述雷达回波信号以及感应电磁场信号并将它们数字化；所述显示模块用于根据数字化的所述雷达回波信号以及感应电磁场信号计算混凝土结构数据并对该数据进行显示。
[0009]根据本发明的【具体实施方式】，所述雷达探测模块包括雷达发射机、发射天线、雷达接收机和接收天线，其中:所述雷达发射机用于在主控模块驱动下产生周期性的脉冲信号，为发射天线提供馈电信号；所述发射天线根据所述馈电信号产生并发射雷达信号；所述接收天线用于接收来自于目标的雷达回波信号；所述雷达接收机，用于将接收天线接收的雷达回波信号进行信号采样，获得回波信号的基带信号，作为主控模块的输入信号之一。
[0010]根据本发明的【具体实施方式】，电磁感应发探测模块包括电磁感应发射机、电磁感应接收机和探头，其中:所述电磁感应发射机在主控模块驱动下产生一定频率的激励信号并传送给所述探头；所述探头受所述激励信号的电磁感应，获得电磁辐射信号并向外辐射，同时接收来自目标的二次场信号；所述电磁感应接收机将所述探头接收到的二次场信号进行调理后作为主控模块的输入信号之一。
[0011]根据本发明的【具体实施方式】，所述主控模块包括FPGA、延迟线、测量轮、电源遥测和激光器，其中:所述FPGA产生雷达发射机、雷达接收机、电磁感应发射机、电磁感应接收机所需的时序控制，并控制延迟线、电源遥测、测量轮以及激光器的工作。
[0012]根据本发明的【具体实施方式】，所述FPGA还用于存储数字化的所述雷达回波信号以及感应电磁场信号。
[0013]根据本发明的【具体实施方式】，所述显示模块包括处理器、显示屏、按键、存储器和通信接口，其中:所述处理器用于根据数字化的所述雷达回波信号以及感应电磁场信号计算混凝土结构数据。
[0014]根据本发明的【具体实施方式】，所述处理器为ARM芯片。
[0015]根据本发明的【具体实施方式】，还包括内置电池。
[0016]本发明还提出一种混凝土结构探测方法，其采用前述的混凝土结构探测仪。该方法可包括:发射雷达信号并接收雷达回波信号；发射脉冲磁场和接收含有目标信息的感应电磁场信号；采集所述雷达回波信号以及感应电磁场信号并将它们数字化；根据数字化的所述雷达回波信号以及感应电磁场信号计算混凝土结构数据。
[0017](三)有益效果
[0018]从上述技术方案可以看出，本发明手持式混凝土结构探测仪具有以下有益效果:
[0019](I)本发明结构简单，能够由人手持进行探测，方便实用。
[0020](2)本发明的探测仪包括有雷达探测模块，其可以探测到混凝土内钢筋以及非金属管，从而将钢筋和非金属管线进行区分。雷达探测模块探测深度最深可达30cm，所以在获得混凝土介电常数的基础上，还可以准确得到混凝土内7?30cm中目标的深度；
[0021](3)本发明可以将探测得到的数据结果、包括雷达图像和金属(钢筋)在显示屏上能实时显不。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪系统结构示意图；
[0023]图2为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中雷达发射机的结构示意图；
[0024]图3为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中雷达接收机的结构示意图；
[0025]图4为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中雷达收发天线的结构示意图；
[0026]图5为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中电磁感应发射机的结构示意图；
[0027]图6为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中电磁感应接收机的结构示意图；
[0028]图7为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中电磁感应探头的结构示意图；
[0029]图8为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中主控模块的结构示意图；
[0030]图9为本发明实施例手持式混凝土结构探测仪中显示模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0032]本发明的目的是提出一种混凝土结构探测仪，它包括集成在一起的雷达探测模块、电磁感应探测模块、主控模块、显示模块。其中雷达探测模块用于发射雷达信号并接收雷达回波信号；电磁感应探测模块用于发射脉冲磁场和接收含有目标信息的感应电磁场信号；主控模块产生所述探测仪所需的时序和控制逻辑，同时采集雷达回波信号以及感应电磁场信号并数字化；显示模块用于用于根据数字化的所述雷达回波信号以及感应电磁场信号计算混凝土结构数据并对该数据进行显示，可以显示的包括雷达探测模块得到的雷达数据以及电磁感