同轴一维钢筋混凝土构件混凝土介电常数测量设备制造技术

一种同轴一维钢筋混凝土构件混凝土介电常数测量设备。混凝土介电常数测量设备与被测同轴一维钢筋混凝土构件的内、外导体共同完成测量。同轴一维钢筋混凝土构件内的钢筋为同轴电缆结构，由若干纵筋和箍筋构成内、外导体。混凝土介电常数测量设备由控制服务器、微处理器、信号源、功分器、信号放大器、测量连接端口和定向耦合器、反射信号处理电路、混频器、混频信号处理电路、模数转换电路、程控衰减器组成，微处理器通过通信接连接控制服务器。本新型在不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，根据测量的混凝土介电常数实时监测混凝土构件健康状态。介电常数测量设备结构简单、可靠，适用范围广。

【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，具体是同轴一维钢筋混凝土构件混凝土介电常数测量设备。(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。本法明提出了一种方法，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，根据混凝土材料在不同龄期、不同健康状况下呈现出不同介电常数，采用基于频域反射的方法对混凝土构件的介电常数进行检测，监测混凝土各阶段的健康状况。本技术的目的是这样达到的：混凝土介电常数测量设备与被测同轴一维钢筋混凝土构件的内、外导体共同完成测量。同轴一维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，纵筋沿同轴一维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。混凝土介电常数测量设备由控制服务器、微处理器、信号源、功分器、信号放大器、测量连接端口和定向耦合器、反射信号处理电路、混频器、混频信号处理电路、模数转换电路以及程控衰减器组成。微处理器通过通信接口连接控制服务器上。混凝土介电常数测量设备连接在连接电缆上,被测同轴一维钢筋混凝土构件的测量端的内、外导体与连接电缆相连，被测同轴一维钢筋混凝土构件的外导体与连接电缆外导体连接，被测同轴一维钢筋混凝土构件的内导体与连接电缆内导体连接。微处理器连接信号源、程控衰减器和模数转换电路，信号源的信号输入功分器，功分器将信号源信号分成两路，一路送到混频器，一路送入信号放大器组和程控衰减器组连接的电路；信号放大器组和程控衰减器组连接的电路的输出信号连接到定向耦合器，定向耦合器将输入信号送给测量连接端口，并从测量连接端口接收反射信号，将接收到的测量连接端口的反射信号送给反射信号放大滤波电路，反射信号放大滤波电路的输出信号连接到混频器；混频器的输出信号送入混频信号处理电路，混频信号处理电路输出送入模数转换电路，模数转换电路的输出送给微处理器。被测同轴一维钢筋混凝土构件的内、外导体纵筋数量均不小于6根。同轴一维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。本技术的积极效果是：1、同轴一维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、混凝土材料在不同龄期、不同健康状况下呈现出不同混凝土介电常数，测量混凝土介电常数的变化，从而可以监测混凝土各阶段的健康状况。3、对混凝土健康状况实时监控，科学地掌握混凝土构件结构性能的动态变化，解决现有混凝土检测的测量精度和稳定性、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，实现对非正常健康状况的预警。4、混凝土介电常数测量设备结构简单、使用方便可靠，适用范围广，易于推广。(四)附图说明图1是本技术中圆形同轴一维钢筋混凝土构件结构示意图。图2是本技术中正方形同轴一维钢筋混凝土构件结构示意图。图3是采用混凝土介电常数测量设备测量被测同轴一维钢筋混凝土构件时的连接图。图4是混凝土介电常数测量设备结构图。图5是信号源电路图。图6是信号放大器电路图。图7是程控衰减器电路图。图8是反射信号处理电路图9是混频器电路图。图10是模数转换电路图。1是横截面为圆形同轴一维钢筋混凝土构件内导体、1’为横截面为正方形同轴一维钢筋混凝土构件内导体，2-1～2-n是横截面为圆形同轴一维钢筋混凝土构件外导体箍筋、3-1～3-m是为横截面为圆形同轴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同轴一维钢筋混凝土构件外导体纵筋、4’-1～4’-n是横截面为正方形同轴一维钢筋混凝土构件外导体箍筋、5混凝土介电常数测量设备、6连接电缆、7被测同轴一维钢筋混凝土构件、9通信接口、10微处理器、11信号源、12功分器、13-1～13-3信号放大器、14测量连接端口、15定向耦合器、16反射信号处理电路、17混频器、18混频信号处理电路、19模数转换电路、20控制服务器、21-1～21-2程控衰减器。(五)具体实施方式混凝土介电常数测量设备5与被测同轴一维钢筋混凝土构件7的内、外导体共同完成测量。参见附图4。混凝土介电常数测量设备由控制服务器20、微处理器10、信号源11、功分器12、信号放大器13-1～13-3、测量连接端口14和定向耦合器15、反射信号处理电路16、混频器17、混频信号处理电路18、模数转换电路19、程控衰减器21-1～21-2组成，微处理器10通过通信接口9连接控制服务器20，控制服务器20通过通信接口9与微处理器10进行通信。混凝土介电常数测量设备5连接在连接电缆6上,被测同轴一维钢筋混凝土构件的测量端的内、外导体与连接电缆6相连，被测同轴一维钢筋混凝土构件的外导体与连接电缆外导体连接，被测同轴一维钢筋混凝土构件的内导体与连接电缆内导体连接；微处理器连接信号源11、程控衰减器21-1,21-2和模数转换电路19，信号源的信号输入功分器12，功分器将信号源信号分成两路，一路送到混频器17，一路送入信号放大器组13-1～13-3和程控衰减器组21-1～21-2连接的电路。信号放大器组13-1～13-3和程控衰减器组21-1～21-2连接的电路输出信号连接到定向耦合器15，定向耦合器将输入信号送给测量连接端口，并从测量连接端口接收反射信号，将接收到的测量连接端口的反射信号送给反射信号处理电路16，反射信号处理电路的输出信号连接到混频器17；混频器的输出信号送入混频信号处理电路18，混频信号处理电路输出送入模数转换电路19，模数转换电路的输出送给微处理器。微处理器采用美国XILINX公司生产的ZC706开发板。通信接口采用ZC706的串行接口。控制服务器为普通的台式计算机或笔记本电脑信号源的电路图参见附图5。其中US1为ADF4350,美国ANA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴一维钢筋混凝土构件混凝土介电常数测量设备，其特征在于：混凝土介电常数测量设备(5)与被测同轴一维钢筋混凝土构件(7)的内、外导体共同完成测量；同轴一维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，纵筋沿同轴一维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；混凝土介电常数测量设备(5)由控制服务器(20)、微处理器(10)、信号源(11)、功分器(12)、信号放大器(13‑1～13‑3)、测量连接端口(14)和定向耦合器(15)、反射信号处理电路(16)、混频器(17)、混频信号处理电路(18)、模数转换电路(19)、程控衰减器(21‑1～21‑2)组成，微处理器(10)通过通信接口(9)连接控制服务器(20)；混凝土介电常数测量设备(5)连接在连接电缆(6)上,被测同轴一维钢筋混凝土构件的测量端的内、外导体与连接电缆(6)相连，被测同轴一维钢筋混凝土构件的外导体与连接电缆外导体连接，被测同轴一维钢筋混凝土构件的内导体与连接电缆内导体连接；微处理器连接信号源(11)、程控衰减器(21‑1,21‑2)和模数转换电路(19)，信号源的信号输入功分器(12)，功分器将信号源信号分成两路，一路送到混频器(17)，一路送入信号放大器组(13‑1～13‑3)和程控衰减器组(21‑1～21‑2)连接的电路；信号放大器组(13‑1～13‑3)和程控衰减器组(21‑1～21‑2)连接电路的输出信号连接到定向耦合器(15)，定向耦合器将输入信号送给测量连接端口，并从测量连接端口接收反射信号，将接收到的测量连接端口的反射信号送给反射信号处理电路(16)，反射信号处理电路的输出信号连接到混频器(17)；混频器的输出信号送入混频信号处理电路(18)，混频信号处理电路输出送入模数转换电路(19)，模数转换电路的输出送给微处理器。...

【技术特征摘要】
1.一种同轴一维钢筋混凝土构件混凝土介电常数测量设备，其特征在于：混凝土介电常数测量设备(5)与被测同轴一维钢筋混凝土构件(7)的内、外导体共同完成测量；同轴一维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，纵筋沿同轴一维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；混凝土介电常数测量设备(5)由控制服务器(20)、微处理器(10)、信号源(11)、功分器(12)、信号放大器(13-1～13-3)、测量连接端口(14)和定向耦合器(15)、反射信号处理电路(16)、混频器(17)、混频信号处理电路(18)、模数转换电路(19)、程控衰减器(21-1～21-2)组成，微处理器(10)通过通信接口(9)连接控制服务器(20)；混凝土介电常数测量设备(5)连接在连接电缆(6)上,被测同轴一维钢筋混凝土构件的测量端的内、外导体与连接电缆(6)相连，被测同轴一维钢筋混凝土构件的外导体与连接电缆外导体连接，被测同轴一维钢筋混凝土构件的内导体与连接电缆内导体连接；微处理器连接信号源(11)、程控衰减器(21-1,21-2)和模数转换电路(...

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