【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器及其采集方法，具体为一种混凝土用采集传感器及其背底信息与氯离子浓度采集方法。
技术介绍
1、混凝土耐久性是指混凝土在工作条件下，抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。海工混凝土中，氯离子会对混凝土、钢筋产生不利影响，降低混凝土结构的耐久性。因此，实时掌握混凝土保护层内的氯离子浓度分布情况，为混凝土结构耐久性评估及剩余寿命预测提供数据支撑，从而制定科学的管理维护制度，保证混凝土结构的耐久性和服役安全性具有重大的实际意义。
2、目前氯离子含量测定方法主要分为两大类：有损检测和无损监测。有损检测需要破坏混凝土结构，采集样本、磨碎，通过硝酸银滴定法测得氯离子含量，该方法具有破坏原有结构的缺点，而且测得的结果一般都比样本氯离子含量偏高或者偏低，导致检测结果的低效和不准确。无损监测主要是通过在混凝土中嵌入传感器直接监测氯离子含量，具有非破坏性以及精度高的优点。无损监测主要是利用电化学技术，例如嵌入式的电极电位测量、嵌入电极式的计时电位法、电阻和阻抗测量，该方法具有原位、无损、快速等特点。因此研制采用电化学传感器对混凝土中氯离子浓度深度分布进行实时检测，从而全面掌握混凝土结构的耐久性状况是耐久性监测技术发展的必然趋势。
3、然而，目前埋入式耐久性监测传感器大多都不能监测混凝土中氯离子浓度的深度分布，无法为耐久性评估和混凝土寿命预测提供有效的数据支撑。中交四航工程研究院有限公司汤燕冰等专利技术了一种可对混凝土保护层中的氯离子浓度深度分布情况进行监测的传感器，但是同一深度单个氯离子选择
4、总的来说，现有的混凝土监测传感器体积较大，数据监测可靠性不高，稳定性有待提高。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种能够校准、提高混稳定性、实时监测的凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，本专利技术的另一目的是提供一种简单方便的混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器的背底信息采集方法，本专利技术的又一目的是提供一种准确度高的混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器的氯离子浓度采集方法。
2、技术方案：本专利技术所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，包括外壳，外壳内设置阵列分布的氯离子选择性电极、微型参比电极，每个微型参比电极周围设置若干个均匀间隔的氯离子选择性电极；氯离子选择性电极、微型参比电极的一端伸出外壳，另一端通过多芯导线电缆与信号放大器相连；外壳内还设置高强地聚物填充层。
3、进一步地，外壳为楔形，其横截面为梯形，梯形的下底不超过40mm。
4、进一步地，氯离子选择性电极为ag/agcl选择性电极。
5、进一步地，微型参比电极为微型mno2参比电极。
6、进一步地，外壳与其最近的氯离子选择性电极之间的距离为1.05～1.55mm，优选为1.05mm。
7、进一步地，氯离子选择性电极的间距为2.5～3mm，优选为2.5mm。氯离子选择性电极的直径为1～1.5mm，优选为1mm。
8、进一步地，微型参比电极的直径为3～4mm。
9、上述混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器的背底信息采集方法，包括以下步骤：
10、步骤一，各氯离子选择性电极与邻近微型参比电极配对，记录测得电位差；
11、步骤二，修正因不同微型参比电极自身存在的电位差而导致的数据误差；
12、步骤三，在各个氯离子选择性电极测得电位差的基础上进行修正，得到一个新的调整数据矩阵；
13、步骤四，将氯离子选择性电极测得并修正后的数据各自取平均值，得到新的电位差，用以后续处理反映该采集传感器控制区域内氯离子扩散情况与浓度曲线。
14、进一步地，步骤一中，每个微型参比电极r与相邻9支氯离子选择性电极各配对一次即可由每个微型参比电极r测得一个3×3的数据矩阵，将4个矩阵整合并得到一个6×6的数据矩阵，数据以vs(n)r(n)的形式记载如下所示：
15、例如
16、
17、进一步地，步骤二中，理想情况下，氯离子选择性电极与相邻两微型参比电极配对测得电压差稳定且相同，实测情况下会有些许偏差，这是由于微型参比电极自身存在电位差而导致的，为使得数据真实可靠有分析价值，应先得出不同微型参比电极之间的误差并进行数据修正。
18、使用电极s2、s3、s5、s6、s7、s8、s9、s10、s11、s12、s14、s15测得的多组数据进行修正，使用两个氯离子选择性电极的同一微型参比电极数据参与修正，修正值表示为v*；
19、因电极s6、s7、s10、s11同时参与3个微型参比电极的修正，若其单独与4个微型参比电极测得的电位差之间差距过大(10％)，判定为传感器失灵；若差距不大则继续修正，避免因其发生异常而带来的数据不良对整个系统的影响，其修正权重应为另一参与修正的选择性电极的1/3，每一修正赋值为靠近微型参比电极探针电位减去远离微型参比电极探针电位，具体修正公式如下：
20、r1与r2之间的修正值
21、
22、r1与r3之间的修正值
23、
24、r2与r4之间的修正值
25、
26、r3与r4之间的修正值
27、
28、由此四式可得每个微型参比电极修正值：
29、r1修正值
30、r2修正值
31、r3修正值
32、r4修正值
33、此修正方法考虑4个微型参比电极之间的整体工作相关性，当近心氯离子选择电极s6、s7、s10、s11发生异常时，对整个体系的影响不大，当边缘某一氯离子选择电极发生异常时，会较大地影响相邻两个微型参比电极的修正，而不会影响其余微型参比电极修正，也可用固定某一微型参比电极的方式再对修正值进行检验。
34、进一步地，步骤三中，新的调整数据矩阵如下所示：
35、
36、将其改造为数据平滑的4×4矩阵，首先取每个数据与其上下左右4个数据的平均值，若出现空位则用当前中心数据替代，得到的平均值代替原中心数据，得到新过渡数据矩阵，该矩阵更能反映整个传感器体系内氯离子的扩散趋势。
37、例如：
38、
39、
40、进一步地，步骤四中，新的电位差，即修正后的4×4数据矩阵，作为每个选择性电极的测试数据，用以后续处理。
41、例如：v1＝v1-1
42、
43、
44、修正后的ag/agcl选择性电极4×本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：包括外壳(1)，所述外壳(1)内设置阵列分布的氯离子选择性电极(3)、微型参比电极(4)，每个微型参比电极(4)周围设置若干个均匀间隔的氯离子选择性电极(3)；所述氯离子选择性电极(3)、微型参比电极(4)的一端伸出外壳(1)，另一端通过多芯导线电缆(6)与信号放大器(5)相连；所述外壳(1)内还设置高强地聚物填充层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述外壳(1)为楔形，其横截面为梯形，所述梯形的下底不超过40mm。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述氯离子选择性电极(3)为Ag/AgCl选择性电极。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述微型参比电极(4)为微型MnO2参比电极。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述外壳(1)与其最近的氯离子选择性电极(3)之间的距离为1.0
6.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述氯离子选择性电极(3)的间距为2.5～3mm。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述氯离子选择性电极(3)的直径为1～1.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述微型参比电极(4)的直径为3～4mm。
9.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器的背底信息采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器的氯离子浓度采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：包括外壳(1)，所述外壳(1)内设置阵列分布的氯离子选择性电极(3)、微型参比电极(4)，每个微型参比电极(4)周围设置若干个均匀间隔的氯离子选择性电极(3)；所述氯离子选择性电极(3)、微型参比电极(4)的一端伸出外壳(1)，另一端通过多芯导线电缆(6)与信号放大器(5)相连；所述外壳(1)内还设置高强地聚物填充层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述外壳(1)为楔形，其横截面为梯形，所述梯形的下底不超过40mm。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述氯离子选择性电极(3)为ag/agcl选择性电极。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土用背底信息与氯离子浓度采集传感器，其特征在于：所述微型参比电极(4)为微型mno2参比电极。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：冯兴国，屈展庆，肖唐，何奥成，周祺燕，朱瑞虎，张继生，卢向雨，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。