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混凝土电阻层析成像技术应用研究

朱晓军  
【摘要】:混凝土结构健康监测技术对保证结构安全性,提高其耐久性具有重要意义。电阻层析成像技术(ERT,Electrical Resistance Tomography)作为一种新兴的结构健康监测技术,由于其具有无辐射、结构简单、检测效果直观、成本低廉等优势,使其在混凝土结构损伤检测中具有广阔的应用前景。但是由于混凝土导电性不佳致使其在工程中应用不多。基于此,本文对电阻层析技术在混凝土中应用的相关课题进行了探索和研究。主要工作如下:(1)搭建了电阻层析成像系统。该系统基于PXI平台,通过LabVIEW语言编写数据采集系统,结合COMSOL with MATALB开发而成,实现了数据快速采集;并通过MATLAB开发了电阻层析成像系统界面,实现了图像快速重建和快速评价。(2)对本系统所采用图像重建算法进行了研究。通过仿真实验获取了不同算法下仿真图像,并引入的图像质量评价指标客观分析了各个图像重建算法的优劣性,仿真试验结果表明,归一化共轭梯度算法成像效果最为理想。(3)对电阻层析成像传感器特性进行了仿真分析。通过传感器数量、传感器布置方式两个角度分析了ERT传感器的敏感场特性,仿真试验表明,16传感器模型在均匀布置下其成像结果较为理想。同时设计了三种混凝土电阻层析成像传感器,并对三种传感器在混凝土中应用效果进行了试验研究,并结合图像质量评价指标进行了客观评价分析。(4)探究了电阻层析成像技术对混凝土损伤的检测能力。基于所搭建的混凝土电阻层析成像系统,对预制的裂缝损伤、钢筋锈蚀、水的渗透进行了成像观测,并结合图像质量评价指标对成像结果进行评价分析,试验结果表明:所搭建的电阻层析成像系统对混凝土贯穿裂缝位置和形状图像成像质量明显高于混凝土内部损伤的成像质量,同时也能够实现钢筋锈蚀和水渗透的有效检测。


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