基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备。等效电路测量设备与被测一维同轴钢筋混凝土构件的内、外导体共同完成测量。等效电路测量设备由控制服务器、微处理器、信号源、功分器、反向信号隔离器、测量连接端口、定向耦合器、程控衰减器、信号解析器、开关电路组成。测量时，将等效电路测量设备的两个测量连接端口分别连接到两根连接电缆，通过两根连接电缆分别连接到被测一维同轴钢筋混凝土构件的两端，被测一维同轴钢筋混凝土两端的内导体与连接电缆内导体连接，外导体与连接电缆外导体连接相连。本新型利用混凝土材料自身成为一种传感材料，等效电路测量设备可准确地推测监测一维同轴钢筋混凝土的病变状态。

【技术实现步骤摘要】
(一)
本技术属于建筑材料检测范畴，涉及混凝土质量监测，具体是基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备。(二)
技术介绍
混凝土是土木工程结构中使用最为广泛的结构材料，混凝土结构材料的损伤会严重破坏结构的整体性、影响结构的耐久性、甚至直接危害工程结构的安全性，因此，混凝土材料损伤检测或监测是工程质量检查与结构健康监测的重要内容。对混凝土构件进行实时有效检测和实时监测，科学地掌握混凝土构件结构性能的动态变化，对及时采取灾害防治措施、提高结构的运营效率、实现混凝土结构全生命周期的可持续绿色发展、保障人民生命财产安全具有极其重大的意义。在当今社会飞速发展的形势下，各种混凝土的质量检测有了不同程度的提高。专利号ZL201520402418.5《钢筋同轴电缆结构一维混凝土健康监测阶跃测试》，给出了一种对钢筋同轴电缆结构一维混凝土的健康监测方法，但是不论测试精度还是可靠性、稳定性还有待提高。专利号ZL201310029782.7《以钢筋为电极的混凝土监控检测仪及其监控检测方法》利用钢筋做电极，检测两个钢筋电极之间的电参数，判断混凝土裂缝。本专利技术提出了一种方法，但没有根据钢筋混凝土的不同结构给出不同的测试方法。专利号ZL201210199249.0《以钢筋为电极的混凝土裂缝检测仪》，利用发射电极激励信号和接收电极的响应信号之间的关系，判断混凝土裂缝。本专利技术主要局限在检测混凝土的裂缝，没有检测其他的异常行为，存在局限性。(三)
技术实现思路
本技术的目的是提供一种不需改变混凝土材料和设计方法，将混凝土构件自身成为一种传感材料，采用基于等效电路模型的方法对混凝土构件动态变化进行检测。解决现有技术检测还不全面，测量精度和稳定性、可靠性还有待提高的问题，满足日益增加的混凝土构件动态检测的需求。本技术的目的是这样达到的：一种基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备，其特征在于：等效电路测量设备与被测一维同轴钢筋混凝土构件的内、外导体共同完成测量。一维同轴钢筋混凝土构件内的钢筋为同轴电缆结构，有外导体和内导体，外导体与内导体均由若干箍筋、纵筋组合而成，纵筋沿一维同轴钢筋混凝土构件轴向分布，箍筋沿横截面方向分布，内导体位于钢筋混凝土构件内部的中心位置、与外导体形状一致但箍筋尺寸小于外导体，外导体位于混凝土构件的外边，并满足一维混凝土构件设计规范的要求。等效电路测量设备由控制服务器、微处理器、信号源、功分器、反向信号隔离器、测量连接端口、定向耦合器、程控衰减器、信号解析器、开关电路组成。控制服务器连接通信接口，通过通信接口与微处理器进行通信。连接电缆的两端分别将等效电路测量设备的两个测量连接端口连接到被测一维同轴钢筋混凝土构件两端，被测一维同轴钢筋混凝土两端的内导体与连接电缆内导体连接，外导体与连接电缆外导体连接相连。微处理器连接信号源、开关电路、反向信号隔离器、程控衰减器、信号解析器，并对信号源、反向信号隔离器、程控衰减器、信号解析器的工作模式进行控制，接收信号解析器的数据。信号源的信号输入功分器1，功分器1将信号源信号分成两路，一路送到开关电路，一路送入程控衰减器C；开关电路的控制线连接微处理器，输入连接功分器1，输出分别连接功分器2和功分器3的输入，在微处理器的控制下，开关电路将功分器1传来的信号连接到功分器2或功分器3；信号解析器1的两个输入分别连接定向耦合器A(15-1)和功分器4的输出功分器2的输出分别连接到反向信号隔离器A和程控衰减器A的输入。反向信号隔离器A的控制线连接到微处理器，并接受微处理器的控制；反向信号隔离器A的输出连接到定向耦合器A；定向耦合器A将输入信号送给测量连接端口A，并从测量连接端口A接收信号，将接收到的测量连接端口A的信号送给信号解析器1；测量连接端口A通过连接电缆与被测一维同轴钢筋混凝土连接。信号解析器1的两个输入信号分别连接定向耦合器A和功分器4的输出信号，控制线与数据输出与微处理器连接，接受微处理器控制，向微处理器输出数据。程控衰减器A的输入连接功分器2的输出，控制线连接微处理器，输出连接到信号解析器2；信号解析器2的两个输入信号分别连接程控衰减器A和功分器4的输出信号，控制线与数据输出与微处理器连接，接受微处理器控制，向微处理器输出数据，功分器3的输出分别连接到反向信号隔离器B和程控衰减器B的输入；反向信号隔离器B的控制线连接到微处理器，并接收微处理器的控制；反向信号隔离器B的输出连接到定向耦合器B。定向耦合器B将输入信号送给测量连接端口B，并从测量连接端口B接收信号，将接收到的测量连接端口B的信号送给信号解析器4。测量连接端口B通过连接电缆与被测一维同轴钢筋混凝土连接。信号解析器4的两个输入信号分别连接定向耦合器B和功分器4的输出信号，控制线与数据输出与微处理器连接，接受微处理器控制，向微处理器输出数据。程控衰减器B的输入连接功分器3的输出，控制线连接微处理器，输出连接到信号解析器3。信号解析器3的两个输入信号分别连接程控衰减器B和功分器4的输出信号，控制线与数据输出与微处理器连接，接受微处理器控制，向微处理器输出数据。程控衰减器C的控制线连接到微处理器，并接受微处理器控制，输入连接到功分器1的输出，输出连接到功分器4的输入；功分器4的输入连接到程控衰减器C的输出，输出连接到信号解析器1、信号解析器2、信号解析器3、信号解析器4。被测一维同轴钢筋混凝土构件的内、外导体纵筋数量均不小于6根。一维同轴钢筋混凝土构件横截面为圆形或椭圆形或正方形或长方形。测量前，将等效电路测量设备的两个测量连接端口分别连接到两根连接电缆，通过两根连接电缆分别连接到被测一维同轴钢筋混凝土构件的两端，被测一维同轴钢筋混凝土两端的内导体与连接电缆内导体连接，外导体与连接电缆外导体连接相连。测量时，控制服务器通过通信接口与微处理器进行通信，对测量进行控制。本技术的积极效果是：1、一维同轴钢筋混凝土构件在不需改变混凝土材料和设计方法的基础上，使得混凝土材料自身成为一种传感材料。2、采用等效电路检测，在对混凝土构件检测时，可以根据等效电路建立等效电路模型，根据等效电路模型方便、准确地推测监测一维同轴钢筋混凝土的病变状态。3、随时对混凝土健康状况实时监控，实现对非正常健康状况的预警预报。4、测量设备简单可靠，采用等效电路模型测量、计算自动化程度高，操作简单、可靠，易于推广。(四)附图说明图1是本技术的圆形一维同轴钢筋混凝土结构示意图。图2是本技术中正方形一维同轴钢筋混凝土构件结构示意图。图3是采用等效电路设备测量被测一维同轴钢筋混凝土构件时的连接图。图4是等效电路测量设备结构图。图5是信号源电路图。图6是反向信号隔离器电路图。图7是程控衰减器电路图。图8～9是信号解析器电路图。图中，1是横截面为圆形的一维钢筋混凝土构件内导体、1，是横截面为正方形一维钢筋混凝土构件内导体，2-1～2-n是横截面为圆形一维钢筋混凝土构件外导体箍筋、3-1～3-m是为横截面为圆形一维钢筋混凝土构件外导体纵筋、3，-1～3，-m是为横截面为正方形一维钢筋混凝土构件外导体纵筋、4，-1～4，-n是横截面为正方形一维钢筋混凝土构件外导体箍筋、5等效电路测量设备、6-1连接电缆A、6-2连接电缆B、7被测一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备，其特征在于：等效电路测量设备(5)与被测一维同轴钢筋混凝土构件(7)的内、外导体共同完成测量；一维同轴钢筋混凝土构件内的钢筋为同轴电缆结构，有外导体和内导体，外导体与内导体均由若干箍筋、纵筋组合而成，纵筋沿一维同轴钢筋混凝土构件轴向分布，箍筋沿横截面方向分布，内导体位于钢筋混凝土构件内部的中心位置、与外导体形状一致但箍筋尺寸小于外导体，外导体位于混凝土构件的外边，并满足一维混凝土构件设计规范的要求；等效电路测量设备(5)由控制服务器(20)、微处理器(10)、信号源(11)、功分器(12‑1～12‑4)、反向信号隔离器(13‑1～13‑2)、测量连接端口(14‑1～14‑2)、定向耦合器(15‑1～15‑2)、程控衰减器(16‑1～16‑3)、信号解析器(17‑1～17‑4)、开关电路(18)组成，控制服务器连接通信接口(9)，通过通信接口(9)与微处理器(10)进行通信；连接电缆的两端(6‑1、6‑2)分别将等效电路测量设备的两个测量连接端口(14‑1、14‑2)连接到被测一维同轴钢筋混凝土构件两端，被测一维同轴钢筋混凝土两端的内导体与连接电缆内导体连接，外导体与连接电缆外导体连接相连；微处理器(10)连接信号源(11)、开关电路(18)、反向信号隔离器(13‑1～13‑2)、程控衰减器(16‑1～16‑3)、信号解析器(17‑1～17‑4)，并对信号源(11)、反向信号隔离器(13‑1～13‑2)、程控衰减器(16‑1～16‑3)、信号解析器(17‑1～17‑4)的工作模式进行控制，接收信号解析器的数据。...

【技术特征摘要】
1.一种基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备，其特征在于：等效电路测量设备(5)与被测一维同轴钢筋混凝土构件(7)的内、外导体共同完成测量；一维同轴钢筋混凝土构件内的钢筋为同轴电缆结构，有外导体和内导体，外导体与内导体均由若干箍筋、纵筋组合而成，纵筋沿一维同轴钢筋混凝土构件轴向分布，箍筋沿横截面方向分布，内导体位于钢筋混凝土构件内部的中心位置、与外导体形状一致但箍筋尺寸小于外导体，外导体位于混凝土构件的外边，并满足一维混凝土构件设计规范的要求；等效电路测量设备(5)由控制服务器(20)、微处理器(10)、信号源(11)、功分器(12-1～12-4)、反向信号隔离器(13-1～13-2)、测量连接端口(14-1～14-2)、定向耦合器(15-1～15-2)、程控衰减器(16-1～16-3)、信号解析器(17-1～17-4)、开关电路(18)组成，控制服务器连接通信接口(9)，通过通信接口(9)与微处理器(10)进行通信；连接电缆的两端(6-1、6-2)分别将等效电路测量设备的两个测量连接端口(14-1、14-2)连接到被测一维同轴钢筋混凝土构件两端，被测一维同轴钢筋混凝土两端的内导体与连接电缆内导体连接，外导体与连接电缆外导体连接相连；微处理器(10)连接信号源(11)、开关电路(18)、反向信号隔离器(13-1～13-2)、程控衰减器(16-1～16-3)、信号解析器(17-1～17-4)，并对信号源(11)、反向信号隔离器(13-1～13-2)、程控衰减器(16-1～16-3)、信号解析器(17-1～17-4)的工作模式进行控制，接收信号解析器的数据。2.如权利要求1所述的基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件测量设备，其特征在于：信号源(11)的信号输入功分器1(12-1)，功分器1将信号源信号分成两路，一路送到开关电路(18)，一路送入程控衰减器C(16-3)；开关电路(18)的控制线连接微处理器，输入连接功分器1(12-1)，输出分别连接功分器2(12-2)和功分器3(12-3)的输入，在微处理器的控制下，开关电路将功分器1传来的信号连接到功分器2或功分器3；功分器2(12-2)的输出分别连接到反向信号隔离器A(13-1)和程控衰减器A(16-1)的输入；反向信号隔离器A(13-1)的控制线连接到微处理器，并接受微处理器的控制；反向信号隔离器A(13-1)的输出连接到定向耦合器A(15-1)；定向耦合器A将输入信号送给测量连接端口A(14-1)，并从测量连接端口A(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫思特，杨森，李碧雄，王熙月，苏其瑜，柳银，张展，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51