一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器、监测系统及组装方法技术方案

本发明专利技术涉及结构腐蚀监测技术领域，具体公开了一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器、监测系统及组装方法，传感器包括骨架、传感器外壳、两个测量试片、参比试片、测量控制电路板和数据传输线，骨架套设在传感器外壳中，且骨架分为圆柱段与平板段，参比试片安装在中心孔内；传感器外壳包括传感器外壳本体，传感器外壳本体的外表面上开设有两个与测量试片相适配的凹槽，两个测量试片分别安装在两个凹槽内；测量控制电路板安装在平板段上。本发明专利技术形成结构紧凑、体积小、适应性强、寿命长、测量稳定、易于组装的传感器，且能在不同混凝土服役环境下进行预埋布置，实现长期、实时的混凝土环境中钢筋材料腐蚀信息的监测，达到传感器长期服役、连续作业的要求。作业的要求。作业的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器、监测系统及组装方法


[0001]本专利技术涉及结构腐蚀监测
，尤其涉及一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器、监测系统及组装方法。

技术介绍

[0002]随着我国交通事业的大发展，特别是沿海城市之间的高等级公路、跨海大桥的建设得到了飞速发展随，钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，是修路、建桥结构设计中首选形式，其应用非常广泛。在钢筋混凝土大量应用的同时，也发现钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前出现桥体裂纹、铺装层脱落等病害。在此过程中，混凝土内部钢筋的腐蚀是钢筋混凝土的耐久性降低的根源所在。因此，开展钢筋混凝结构内部钢筋的腐蚀状态监测技术研究和开发钢筋腐蚀在线监测装置对于提升钢筋混凝土的耐久性具有重要的理论和实际意义。
[0003]传统的混凝土腐蚀评估的主要方法有：电阻探头，欧美诸国就广泛采用电阻探头检测混凝土结构中的钢筋腐蚀；声发射法：利用混凝土中钢筋腐蚀时，腐蚀产物膨胀，部分能量以发射声波形式释放，用声发射探头可以灵敏地检测发射源位置与强度，问题是很难避免其它声发射的干扰，因此很难建立钢筋腐蚀活性高低与声发身寸强度的相关性；土壤电阻率法：混凝土的导电性能是由水泥毛细孔内的电解质离子流动所产生的，工程中经常用混凝土的电阻率来衡量混凝土的导电性能，通过混凝土电阻率的变化就可以推断混凝土的导电能力，从而进一步判断钢筋腐蚀的情况。目前钢筋腐蚀状态实时监测技术多处于实验室研究阶段，能够成功应用到工程应用中的技术和装置较少，缺乏较为成熟的、可靠的混凝土钢筋腐蚀状态在线监测装置和可操作性强的工程实施方案。
[0004]因此，本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的技术问题，本专利技术提供一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器、监测系统及组装方法。
[0006]本专利技术包括一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器，传感器包括骨架、传感器外壳、两个测量试片、参比试片、测量控制电路板和数据传输线，其中：
[0007]骨架套设在传感器外壳中，且骨架分为圆柱段与平板段，圆柱段设有贯穿轴线的中心孔，参比试片安装在中心孔内；
[0008]传感器外壳包括传感器外壳本体，传感器外壳本体的外表面上开设有两个与测量试片相适配的凹槽，两个测量试片分别安装在两个凹槽内；
[0009]测量控制电路板安装在平板段上；测量控制电路板上设有MCU单元，以及与MCU单元电连接的激励源、模数转换单元、通讯单元，以及为测量控制电路板中各部件供电的电源管理单元；两个测量试片相并联后均与激励源的输出端及模数转换单元的输入端电连接；参比试片与激励源的输出端及模数转换单元的输入端电连接；MCU单元控制激励源产生恒
定电流激励信号同步施加到测量试片和参比试片上；模数转换单元接收测量试片及参比试片的反馈电压信号，并将其转换为数字信号后发送给MCU单元；MCU单元分别计算测量试片及参比试片的电阻值，并发送给通讯单元；
[0010]数据传输线一端与通讯单元电连接，另一端延伸出传感器外壳。
[0011]进一步的，传感器还包括存储单元，存储单元与MCU单元及电源管理单元电连接；传感器还包括时钟定时器，时钟定时器与MCU单元及电源管理单元电连接。
[0012]进一步的，传感器外壳本体为中空圆管结构，两个凹槽对称设置在传感器外壳本体的外表面；两个凹槽的底部均开设导线孔，测量试片粘接在凹槽内，且通过贯穿导线孔的导线与激励源、模数转换单元电连接。
[0013]进一步的，骨架的平板段在轴线方向上开设有通槽，通槽两侧开设有多个通孔。
[0014]进一步的，骨架的圆柱段内沿轴线方向开设有多个长通孔，且所有长通孔以中心孔为中心环向分布；圆柱段的外周面上设置多个长凹槽，且多个长凹槽以轴线对称分布。
[0015]进一步的，传感器外壳还包括头部端盖和尾部端盖，头部端盖和尾部端盖分别安装在传感器外壳本体的两端，尾部端盖安装在靠近骨架的圆柱段的一端，头部端盖安装在靠近骨架的平板段的一端，头部端盖上设有过线孔，数据传输线通过过线孔延伸出传感器外壳。
[0016]进一步的，传感器内部采用环氧树脂灌封。
[0017]进一步的，测量试片与参比试片采用与待监测钢筋同牌号的金属材料，传感器外壳和骨架为PE材料。
[0018]本专利技术还包括一种混凝土钢筋腐蚀监测系统，监测系统包括上述传感器，还包括PC端，传感器通过数据传输线与PC端通讯连接。
[0019]本专利技术还包括一种上述传感器的组装方法，包括：
[0020]将参比试片安装在中心孔内，参比试片的两端分别由穿过长通孔的第一参比试片导线和穿过中心孔的第二参比试片导线与测量控制电路板进行电连接；
[0021]将两个测量试片分别放置于传感器外壳本体的凹槽内，两个测量试片的两端分别由穿过长通孔的第一测量试片导线、第二测量试片导线、第三测量试片导线、第四测量试片导线与测量控制电路板进行电连接；
[0022]将测量控制电路板固定在骨架的平板段上，将数据传输线与测量控制电路板电连接；
[0023]将骨架置于传感器外壳的内部，将尾部端盖固定安装在传感器外壳本体的一端，向传感器外壳内加入环氧树脂进行灌封，将数据传输线从头部端盖上穿出，并将头部端盖固定安装在传感器外壳本体的另一端。
[0024]本专利技术的混凝土钢筋腐蚀监测传感器、监测系统及组装方法，通过传感器外壳与骨架构成测量控制电路板、测量试片以及参比试片的安装载体，形成结构紧凑、体积小、适应性强、寿命长、测量稳定、易于组装的传感器，且能在不同混凝土服役环境下进行预埋布置，实现长期、实时的混凝土环境中钢筋材料腐蚀信息的监测，达到传感器长期服役、连续作业的要求；另一方面，传感器将测量试片和参比试片的测量数据发送给PC端，PC端通过对该感器采集到的混凝土中钢筋腐蚀信息进行大数据分析处理，可以找出混凝土服役环境对混凝土中钢筋的腐蚀影响，给制定合理、有效的维修方案和防腐治理方案提供数据支撑。
附图说明
[0025]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0026]图1为本专利技术实施例的混凝土钢筋腐蚀监测传感器的结构爆炸图；
[0027]图2为本专利技术实施例的混凝土钢筋腐蚀监测传感器中骨架的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例的混凝土钢筋腐蚀监测传感器的剖面示意图；
[0029]图4为图3的A
‑
A剖面图；
[0030]图5为图3的B
‑
B剖面图；
[0031]图6为本专利技术实施例的混凝土钢筋腐蚀监测传感器的结构示意图；
[0032]图7为本专利技术实施例的混凝土钢筋腐蚀监测传感器的组装方法的步骤流程图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器，其特征在于，所述传感器包括骨架、传感器外壳、两个测量试片、参比试片、测量控制电路板和数据传输线，其中：所述骨架套设在所述传感器外壳中，且所述骨架分为圆柱段与平板段，所述圆柱段设有贯穿轴线的中心孔，所述参比试片安装在所述中心孔内；所述传感器外壳包括传感器外壳本体，所述传感器外壳本体的外表面上开设有两个与所述测量试片相适配的凹槽，两个所述测量试片分别安装在两个所述凹槽内；所述测量控制电路板安装在所述平板段上；所述测量控制电路板上设有MCU单元，以及与所述MCU单元电连接的激励源、模数转换单元、通讯单元，以及为所述测量控制电路板中各部件供电的电源管理单元；两个所述测量试片相并联后均与所述激励源的输出端及所述模数转换单元的输入端电连接；所述参比试片与所述激励源的输出端及所述模数转换单元的输入端电连接；所述MCU单元控制所述激励源产生恒定电流激励信号同步施加到所述测量试片和所述参比试片上；所述模数转换单元接收所述测量试片及所述参比试片的反馈电压信号，并将其转换为数字信号后发送给所述MCU单元；所述MCU单元分别计算所述测量试片及所述参比试片的电阻值，并发送给所述通讯单元；所述数据传输线一端与所述通讯单元电连接，另一端延伸出所述传感器外壳。2.如权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器，其特征在于，所述传感器还包括存储单元，所述存储单元与所述MCU单元及所述电源管理单元电连接；所述传感器还包括时钟定时器，所述时钟定时器与所述MCU单元及所述电源管理单元电连接。3.如权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器，其特征在于，所述传感器外壳本体为中空圆管结构，两个所述凹槽对称设置在所述传感器外壳本体的外表面；两个所述凹槽的底部均开设导线孔，所述测量试片粘接在所述凹槽内，且通过贯穿所述导线孔的导线与所述激励源、模数转换单元电连接。4.如权利要求1所述的一种混凝土钢筋腐蚀监测传感器，其特征在于，所述骨架的平板段在轴线方向上开设有通槽，所述通槽两侧开设有多个通孔。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，过民龙，莫烨强，杨厚易，
申请(专利权)人：广东建科创新技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：