一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器，属于传感器技术领域。该传感器包括在空间产生沿传感器轴向的静态磁场的主磁体、产生沿传感器径向的射频磁场的射频线圈和匹配电路，所述主磁体产生的静态磁场与射频线圈产生的射频磁场正交；所述匹配电路与射频线圈相连接。本实用新型专利技术提供的嵌入式磁共振传感器体积小，便于在混凝土结构成型时嵌入期内，实现混凝土材料内部水分的检测。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于传感器
，涉及一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器。
技术介绍
混凝土结构在水利工程、桥隧工程、地下结构工程中的应用极为广泛。用钢筋混凝土建造的水闸、水电站、船坞和码头在我国已是星罗棋布。混凝土结构的主要成分是混凝土，混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土结构中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，但是在混凝土结构受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝。空气中的二氧化碳、二氧化硫气体及雨水等都会顺着裂缝进入混凝土内部，促成钢筋锈蚀的加快；碱集料反应及碳化速度的加快进行；从而引起耐久性的下降和缩短混凝土结构的使用寿命。目前，混凝土构件表面裂缝的检测仪器有刻度放大镜、裂缝对比卡等，检测手段比较成熟；而混凝土构件深处裂缝主要采用超声波法探测或直接钻芯法检测。超声波法检测方便，但受所检测构件中钢筋的影响，对钢筋间距较密的地方，其检测结果的可信度受到一定的影响，且超声波法只能检测两边混凝土完全分离的裂缝。对于裂缝不深且走向大致成一直线的构件，可采用直接取芯的方法进行检测，但这种方法对混凝土结构会造成一定程度的损坏。有鉴于此，为了检测混凝土内部水分的变化，本技术提供一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器，以此来反映混凝土内部裂缝的存在位置及发展情况，从而对准确评估混凝土构件的承载能力、整体性及防水抗渗性能提供可靠的依据。
技术实现思路
为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器，该传感器由主磁体、保护腔体、上盖板、下盖板、射频线圈和匹配电路组成；所述保护腔体用于放置主磁体和射频线圈，其外部形状为长方体形，中间部分挖出一个长方体形槽贯穿，用于放置射频线圈；所述主磁体由两块永磁体和两块铁磁垫片组成，两块永磁体的磁化方向为轴向，两块永磁体中间间隔一段距离沿轴向放置，且N极相对，射频线圈位于两块永磁体中间间隔处；两块铁磁垫片分别贴在两块永磁体的背面；所述主磁体产生的静态磁场与射频线圈产生的射频磁场正交；上盖板、下盖板分别位于保护腔体的上表面和下表面，和保护腔体一起形成密闭腔体；所述匹配电路为方形的PCB电路板，安装在上盖板的浅槽内，面朝铁磁垫片，与射频线圈相连接。进一步，所述保护腔体由上、中、下三部分构成，上、下两部分腔体形状与永磁体和铁磁垫片组合形状一致，中间腔体轮廓为长方体型，横着贯穿保护腔体，该保护腔体由钛合金材料制成。进一步，所述上盖板、下盖板均为长方体型钛合金盖板，横截面相同，上盖板比下盖板厚，上盖板朝铁磁垫片一面挖有方形浅槽，用于安装匹配电路，上盖板另一面安装同轴电缆接头，用同轴电缆连接传感器和测量系统的其他仪器。进一步，所述射频线圈为漆包线绕制而成的螺线管线圈，螺线管的匝间距相等，产生沿螺线管轴向的射频磁场。进一步，所述主磁体采用两块圆柱形低温度系数的钐钴永磁体和两块圆柱形铁磁垫片构成，两块永磁体直径为25.4mm，厚度为3.2mm；两块铁磁垫片直径为28.6mm，厚度为5.5mm。进一步，所述射频线圈为由0.8mm直径漆包线绕制而成的螺线管，螺线管有11匝且匝间距为0.8mm，螺线管长度为18mm，螺线管横截面为20mm×10mm的长方形，所产生的射频磁场沿螺线管轴向。本技术的有益效果在于：本技术提供的嵌入式磁共振传感器体积小，便于在混凝土结构成型时嵌入期内，实现混凝土材料内部水分的检测。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：图1为本技术提供传感器的3D示意图；图2为本技术提供传感器内部结构示意图；图3为本技术提供传感器主磁体示意图；图4为本技术提供射频线圈结构图；图5为本技术的整体结构示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。图1为本技术提供传感器和目标区域的3D示意图，图5为本技术的整体结构示意图，如图所示，本技术提供了一种用于检测混凝土材料内部水分嵌入式磁共振传感器，该传感器可以检测混凝土材料内部的水分。该传感器包括在空间产生沿传感器轴向的静态磁场的主磁体、产生沿传感器径向的射频磁场的射频线圈和匹配电路，所述主磁体产生的静态磁场与射频线圈产生的射频磁场正交，匹配电路与射频线圈相连接。下面详述本技术实施例所提供的磁体与铁磁垫片均为圆柱形的嵌入式磁共振传感器。图1为传感器的3D示意图，图中，5为同轴电缆接头，6为保护腔体。传感器可以测量存在于射频线圈中的混凝土内的水分，传感器需在混凝土结构成型之前嵌入其中，然后定期测量混凝土结构中传感器嵌入部位的水分。图2为传感器内部结构示意图，图3为传感器主磁体结构图，图4为传感器射频线圈结构图，图2、图3和图4中各标号一一对应，以便更清楚的显示传感器内部的结构。图中，1为永磁体，2为铁磁垫片，1和2组成主磁体，3为匹配电路，4为射频线圈，7为上盖板，8为下盖板。在本实施例中，一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器包括主磁体、保护腔体、上盖板、下盖板、射频线圈和匹配电路。所述嵌入式磁共振传感器的主磁体在空间产生沿轴向的静态磁场，射频线圈为漆包线绕制而成的螺线管线圈，产生沿螺线管轴向的射频磁场，射频磁场与静态磁场正交，以实现核磁共振信号的测量。图3为主磁体结构，由两块圆柱形低温度系数的钐钴永磁体和两块圆柱形铁磁垫片构成，两块磁体磁化方向均为轴向，N极相对间隔一段距离同轴摆放，铁磁垫片分别贴于磁体后，两块磁体直径为25.4mm，厚度为3.2mm；两块铁磁垫片直径为28.6mm，厚度为5.5mm。保护腔体，用于放置主磁体和射频线圈，其外部形状为长方体形，中间部分挖出一个长方体形槽贯穿，用于放置射频线圈。上盖板、下盖板和保护腔体形成密闭腔体。上盖板面对磁体腔的一面挖有方形浅槽用于安装匹配电路并将其封装在磁体腔内，面对外界的一面安装同轴电缆接头来与外部设备连接，下盖板用在保护腔体的一端起封闭磁体的作用；上盖板外侧安装有同轴电缆接头，用同轴电缆连接传感器和仪器；同轴电缆连接传感器和测量仪器；所述上盖板、下盖板均为方形钛合金盖板，底面积相同且上盖板厚于下盖板，钛合金盖板可以使传感器保持一定的机械强度同时将匹配电路封闭在内来屏蔽外界环境电磁信号的干扰。所述匹配电路为方形的PCB电路板，安装在上盖板的浅槽内，面朝铁磁垫片，从外部看不到匹配电路。图4为射频线圈，线圈为由0.8mm直径漆包线绕制而成的螺线管，螺线管有11匝且匝间距为0.8mm，螺线管长度为18mm，螺线管横截面为20mm×10mm的长方形(所述螺线管射频线圈横截面可为圆形、椭圆形或方形，在本实施例中采用长方形)，所产生的射频磁场沿螺线管轴向。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本技术进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器，其特征在于：该传感器由主磁体、保护腔体、上盖板、下盖板、射频线圈和匹配电路组成；所述保护腔体用于放置主磁体和射频线圈，其外部形状为长方体形，中间部分挖出一个长方体形槽贯穿，用于放置射频线圈；所述主磁体由两块永磁体和两块铁磁垫片组成，两块永磁体的磁化方向为轴向，两块永磁体中间间隔一段距离沿轴向放置，且N极相对，射频线圈位于两块永磁体中间间隔处；两块铁磁垫片分别贴在两块永磁体的背面；所述主磁体产生的静态磁场与射频线圈产生的射频磁场正交；上盖板、下盖板分别位于保护腔体的上表面和下表面，和保护腔体一起形成密闭腔体；所述匹配电路为方形的PCB电路板，安装在上盖板的浅槽内，面朝铁磁垫片，与射频线圈相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器，其特征在于：该传感器由主磁体、保护腔体、上盖板、下盖板、射频线圈和匹配电路组成；所述保护腔体用于放置主磁体和射频线圈，其外部形状为长方体形，中间部分挖出一个长方体形槽贯穿，用于放置射频线圈；所述主磁体由两块永磁体和两块铁磁垫片组成，两块永磁体的磁化方向为轴向，两块永磁体中间间隔一段距离沿轴向放置，且N极相对，射频线圈位于两块永磁体中间间隔处；两块铁磁垫片分别贴在两块永磁体的背面；所述主磁体产生的静态磁场与射频线圈产生的射频磁场正交；上盖板、下盖板分别位于保护腔体的上表面和下表面，和保护腔体一起形成密闭腔体；所述匹配电路为方形的PCB电路板，安装在上盖板的浅槽内，面朝铁磁垫片，与射频线圈相连接。2.根据权利要求1所述的一种用于检测混凝土材料内部水分的嵌入式磁共振传感器，其特征在于：所述保护腔体由上、中、下三部分构成，上、下两部分腔体形状与永磁体和铁磁垫片组合形状一致，中间腔体轮廓为长方体型，横着贯穿保护腔体，该保护腔体由钛合金材料制成。3.根据权利要求1所述的一种用于检测混凝土材...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭盼，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：新型
国别省市：重庆;50