[0001] 本实用新型涉及混凝土检测技术领域，特别涉及一种混凝土结构检测装置。

[0002] 我国建筑结构类型中最为常见的建筑结构形式为钢筋混凝土结构，而对于钢筋混凝土结构安全性的检测是安全生产中不可避免的一环。

[0003] 传统上对于钢筋混凝土检测多采用破墙法，暴露内部钢筋方法，对于建筑物造成较大的损伤，因而对钢筋混凝土无损检测的研究是建筑工程质量检测的研究重点方向。

[0004] 目前的无损检测方法主要有超声无损检测、涡流无损检测以及渗透无损检测。超声无损检测无法直观的显示物件的缺陷并且难以对缺陷定性和定量。涡流无损检测只能检
验物体表面和近表面的缺陷。渗透无损检测只能用于致密材料的表面开口缺陷检验，对被
检表面光洁度有较高要求，上述检测方法都不适用于钢筋混凝土内部的无损检测。
实用新型内容

[0005] 针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种混凝土结构检测装置，该检测装置能够在不破坏混凝土保护层的基础上实现了钢筋混凝土内部直接成像，测量结果直接简
洁，解决了目前混凝土内部缺陷与钢筋无法精准检测、定位及成像的难题。

[0006] 本实用新型通过以下技术方案实现：

[0007] 一种混凝土结构检测装置，包括雷达系统与嵌入式处理系统，所述雷达系统包括阵列式天线模块和毫米波传感器模块，所述阵列式天线模块可向待测物体发射毫米波且可
接收经待测物体反射的回波信号，所述毫米波传感器模块同时与阵列式天线模块和嵌入式
处理系统连接且用于将回波信号传输至所述嵌入式处理系统，所述嵌入式处理系统对接收
的回波信号处理后可显示混凝土内部结构。

[0008] 进一步的，所述阵列式天线模块包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列与所述毫米波传感器模块连接可向待测物体发射毫米波，所述接收天线阵列与所述
毫米波传感器模块连接可接收经待测物体反射的回波信号。

[0009] 进一步的，所述发射天线阵列具有三根发射天线，三根发射天线依次排列且位于左右两侧的两根发射天线在垂直方向上高度一致，位于中间的发射天线在垂直方向上比左
右两侧的发射天线高出半个波长的长度，三根发射天线之间的水平间隔为一个波长的长
度。

[0010] 进一步的，所述接收天线阵列具有四根接收天线，四根接收天线在垂直方向上高度一致，四根接收天线之间的水平间隔为半个波长的长度。

[0011] 进一步的，所述毫米波传感器模块包括正交解调器、模数转换器和主控芯片，所述模数转换器同时与正交解调器和主控芯片连接，所述正交解调器和所述接收天线阵列连
接，所述主控芯片和所述发射天线阵列连接。

[0012] 进一步的，所述嵌入式处理系统包括嵌入式控制器和电子显示屏，所述嵌入式控制器与所述主控芯片连接，所述电子显示屏与所述嵌入式控制器连接。

[0013] 进一步的，所述嵌入式处理系统还包括光栅测距模块，所述光栅测距模块与所述嵌入式控制器连接。

[0014] 进一步的，所述嵌入式处理系统还包括功能按键和WIFI模块，所述功能按键和WIFI模块均和所述嵌入式控制器连接，所述WIFI模块连接有计算机。

[0015] 进一步的，所述检测装置还包括外壳，所述雷达系统与嵌入式处理系统均设置在所述外壳内。

[0016] 进一步的，所述外壳外侧设置有带动检测装置运动的滚轮和便于手提所述检测装置的握把。

[0017] 相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

[0018] 1、本实用新型采用毫米波雷达传感器，具有较好的穿透特性以及分辨率，可实现对混凝土内部缺陷与钢筋的无损检测，包括缺陷的位置和大小测量，以及钢筋的定位、间距
测量。尤其适用于混凝土内部存在多种缺陷混合或者密集筋检测。

[0019] 2、本装置应用场景广泛，对于墙体、楼板、立柱、桥梁、堤坝等混凝土结构工程都有较好的检测效果，解决了目前混凝土内部缺陷与钢筋无法精准检测、定位及成像的难题。

[0020] 3、采用毫米波雷达，可以对钢筋混凝土内部直接成像，测量结果直接简洁，便于技术人员学习操作。

[0021] 4、采用WIFI模块24或USB接口将测量结果实时传输至计算机5，便于对测量结果进行进一步分析与处理。

[0027] 以下结合较佳实施例及其附图对实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或
者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两
个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在
用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

[0028] 如图1和图2所示，本实用新型一实施例的一种混凝土结构检测装置，包括雷达系统1、嵌入式处理系统2和外壳3，雷达系统1与嵌入式处理系统2均固定设置在外壳3内，雷达
系统1和嵌入式处理系统2相互连接。雷达系统1可向待测物体4发射毫米波，电磁波经待测
物体4后发生反射，雷达系统1接收反射信号并将其发送给嵌入式处理系统2，嵌入式处理系
统2内置成像算法，对反射信号的数据进行处理后得到混凝土内部缺陷定位、大小，内部钢
筋7分布、直径、走向，混凝土保护层厚度等信息。

[0029] 雷达系统1为具有多输入多输出的毫米波雷达系统。

[0030] 雷达系统1包括阵列式天线模块10和毫米波传感器模块11，阵列式天线模块10可向待测物体4发射毫米波且可接收经待测物体4反射的回波信号，毫米波传感器模块11同时
与阵列式天线模块10和嵌入式处理系统2连接且用于将回波信号传输至嵌入式处理系统2，
嵌入式处理系统2对接收的回波信号处理后可显示混凝土内部结构。

[0031] 阵列式天线模块10包括发射天线阵列100和接收天线阵列101，发射天线阵列100与毫米波传感器模块11连接可向待测物体4发射毫米波，接收天线阵列101与毫米波传感器
模块11连接可接收经待测物体4反射的回波信号。

[0032] 如图3所示，发射天线阵列100具有三根发射天线，三根发射天线依次排列且位于左右两侧的两根发射天线在垂直方向上高度一致，位于中间的发射天线在垂直方向上比左
右两侧的发射天线高出半个波长的长度，三根发射天线之间的水平间隔为一个波长的长
度。接收天线阵列101具有四根接收天线，四根接收天线在垂直方向上高度一致，四根接收
天线之间的水平间隔为半个波长的长度，实现高度、宽度和深度三维的立体检测。通过外壳
3携带集成后的雷达系统1和嵌入式处理系统2，将雷达系统1的天线阵列所在XOY平面对准
待测混凝土墙体6，使其按照设定平行于混凝土墙体6平面的方向进行步进移动及采集，使
整个检测在XOY平面进行平行于墙面的二维运动，实现对整片墙体的扫描。上述波长指的是
波长为1～10毫米的电磁波，即毫米波。

[0033] 毫米波传感器模块11包括正交解调器110、模数转换器111和主控芯片112，模数转换器111同时与正交解调器110和主控芯片112连接，正交解调器110和接收天线阵列101连
接，主控芯片112和发射天线阵列100连接。

[0034] 雷达系统1通过发射天线阵列100发射波长为毫米级的电磁波，在到达待测物体4后发生反射，然后由接收天线阵列101接收反射的回波信号，传输至毫米波传感器模块11；
具体的，回波信号依次经正交解调器110解调、模数转换器111数据转换后传输到主控芯片
112；主控芯片112获取到数据转换后的解调信号数据后，将根据回波解调信号数据获取的
混凝土墙体6内部钢筋7数据(包含幅值和相位的回波信号)发送给嵌入式处理系统2中。

[0035] 嵌入式处理系统2包括嵌入式控制器20、电子显示屏21、光栅测距模块22、功能按键23和WIFI模块24，嵌入式控制器20与主控芯片112连接用于接收主控芯片112获取的混凝
土墙体6内部钢筋7数据，嵌入式控制器20同时与电子显示屏21、光栅测距模块22、功能按键
23和WIFI模块24连接。WIFI模块24连接有计算机5。嵌入式控制器20承担控制与运算功能，
且负责根据功能按键23的指令作出相应功能切换，控制电子屏显示21显示，WIFI模块24控
制以及相应的数据处理等功能。

[0036] 光栅测距模块22提供检测装置的位置信息，并传输至嵌入式控制器20内；嵌入式控制器20处理来自毫米波传感器模块11和光栅测距模块22的数据。

[0037] 光栅测距模块22主要利用光栅测距配合毫米波传感器模块11进行钢筋7间距离测量。

[0038] 功能按键23提供按键指令，用于控制检测装置完成每次收发、存储、开关机等功能，并通过电子显示屏21显示。

[0039] 如图4所示，外壳3外侧设置有带动检测装置运动的滚轮30和便于手提检测装置的握把31。本实施例中，滚轮30设置有四个且连接于外壳3底部两侧，并且，滚轮30和光栅测距
模块22连接，握把31固定连接在外壳3顶部。电子显示屏21固定连接于外壳3的顶部，功能按
键23固定连接于外壳3的正面。外壳3对雷达系统1与嵌入式处理系统2起到支撑保护的作
用。通过滚轮30沿混凝土墙体5表面移动扫描，滚轮30连接光栅测距模块22获取装置位置信
息；通过功能按键23发送指令进行装置的采集、检测和存储等功能，并在电子显示屏21上显
示。

[0040] 检测装置通过沿混凝土墙体6表面移动扫描，嵌入式控制器20将接收到的包含幅值、相位信息的反射信号及光栅测距模块22采集到的设备定位信息通过成像算法转化为混
凝土内部成像图，并通过WIFI模块24传输至计算机5。

[0041] 本实用新型雷达系统1采用毫米波雷达，具有较好的穿透特性以及探测精度，实现对混凝土内部缺陷与钢筋7的无损检测。

[0042] 测试时，操作步骤如下：

[0043] 步骤1：点击功能按键23开机。

[0044] 步骤2：检测信号产生，雷达系统1通过发射天线阵列100发射波长为毫米级的电磁波，在到达待测物体4后发生反射，然后由接收天线阵列101接收反射的回波信号。

[0045] 步骤3：沿钢筋7走向对整面混凝土墙体6进行扫描，嵌入式控制器20根据回波信号值将钢筋7位置信息显示在电子显示屏21处。用户依照电子显示屏21处显示界面左右移动
检测装置，选择一个起始点，沿主筋垂向(对于梁、柱等构件)或上层筋垂向(对于网状布筋
的板、墙等)进行扫描，以确定主筋或上层筋的位置，然后平移一定距离，进行另一次扫描。

[0046] 步骤4：根据功能按键23选择内部整体成像模式、内部钢筋成像模式、内部缺陷成像模式。

[0047] 步骤5：嵌入式处理系统2调用内置成像算法进行混凝土墙体6内部进行成像。

[0048] 步骤6：电子显示屏21显示测量结果。

[0049] 步骤7：根据功能按键23控制WIFI模块24将检测结果传输至计算机5，便于对检测结果进行后续分析处理。

[0050] 综上，本实用新型中检测装置的功能包括内部缺陷扫描面成像以及缺陷定位和大小测量，内部钢筋扫描面成像以及钢筋定位和直径测量，混凝土保护层厚度测量。本实用新
型的应用场景主要为工程建筑混凝土结构内部的无损检测中，包括内部缺陷定位、大小，内
部钢筋分布、直径、走向，混凝土保护层厚度质量的检测。能够在混凝土的表面测定内部缺
陷的位置、大小，钢筋的位置、布筋情况、钢筋直径，混凝土保护层厚度等。雷达系统1通过天
线阵列的特殊位置分布，使得本实用新型具有混凝土内部精确定位成像的能力，并可获取
混凝土内部缺陷和钢筋的有效信息。嵌入式处理系统2主要承担系统整体检测装置的控制
功能以及数据处理成像功能。回波信号经毫米波传感器模块11处理后传输至嵌入式控制器
20，嵌入式控制器20调用成像算法运算得出混凝土内部成像图，通过电子显示屏21显示。检
测结果可通过WIFI模块24或USB接口传输至计算机5，以进行后期处理并生成数据报告。

[0051] 本实用新型的有益效果是：

[0052] 1、本实用新型采用毫米波雷达传感器，具有较好的穿透特性以及分辨率，可实现对混凝土内部缺陷与钢筋的无损检测，包括缺陷的位置和大小测量，以及钢筋的定位、间距
测量。尤其适用于混凝土内部存在多种缺陷混合或者密集筋检测。

[0053] 2、本装置应用场景广泛，对于墙体、楼板、立柱、桥梁、堤坝等混凝土结构工程都有较好的检测效果，解决了目前混凝土内部缺陷与钢筋无法精准检测、定位及成像的难题。

[0054] 3、采用毫米波雷达，可以对钢筋混凝土内部直接成像，测量结果直接简洁，便于技术人员学习操作。

[0055] 4、采用WIFI模块24或USB接口将测量结果实时传输至计算机5，便于对测量结果进行进一步分析与处理。

[0056] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通
技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属
于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。