圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备。监测设备连接在圆形截面混凝土构件的传感器上。传感器分为外置式传感器和内置式传感器两种，传感器的个数由实验确定。监测设备通过同轴电缆连接到被测量的钢筋混凝土构件传感器上。监测设备含控制服务器、通信接口、微处理器、功分器、程控衰减器、信号源、功率放大器、信号解析器、矩阵开关、开关电路模数转换器、混频器，在程序控制下完成测量任务。本实用新型专利技术制作的自感应智能多输入输出的传感器与混凝土构件本身寿命等长，传感器数量根据质量要求设定。能方便地实时在线检测混凝土构件健康状况。

Self sensing intelligent multi input and output health monitoring equipment for reinforced concrete members with circular section

The utility model discloses a self sensing intelligent multi input and output health monitoring device for reinforced concrete members with circular cross-section. The monitoring device is connected to the sensor of the circular section concrete component. The sensor is divided into two types: external sensor and built-in sensor. The number of sensors is determined by experiments. The monitoring device is connected to the measured reinforced concrete component sensor through a coaxial cable. The monitoring equipment includes control server, communication interface, microprocessor, power divider, program-controlled attenuator, signal source, power amplifier, signal parser, matrix switch, switch circuit analog to digital converter, mixer, and complete the measurement task under the control of program. The self sensing intelligent multi input and output sensor manufactured by the utility model is equal to the life of the concrete component itself, and the number of sensors is set according to the quality requirement. It can detect the health condition of concrete components conveniently and on-line.

【技术实现步骤摘要】
圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备
本技术属建筑材料检测，涉及混凝土质量测试，具体是圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备。
技术介绍
混凝土是广泛用于房屋建筑、桥梁工程、水利工程等的一种重要的工程材料，混凝土健康检测和监测仪器是保证混凝土安全长久运行的技术手段。混凝土健康的预测、预报、诊断是当今国际上急需攻克的主要难题之一。公路、桥梁、大坝以及其他工用民用建筑，都需进行定期的或实时的健康检测和监测。然而现有的混凝土质量检测手段还不能完全适应建设发展的需要。随着科技的进步，当今混凝土质量问题已经越来越受到重视，混凝土质量检测正在得到发展和提高。专利号ZL201620784210.9《智能同轴一维钢筋混凝土构件的介电常数监测设备》能实时监测钢筋混凝土的介电常数，根据混凝土介电常数的变化，监测混凝土各阶段的健康状况。专利号ZL201620782788.0《基于等效电路的一维同轴钢筋混凝土构件监测设备》，利用混凝土材料自身成为一种传感材料，通过监测一维同轴钢筋混凝土等效电路模型监测混凝土健康状况。专利号ZL201520402418.5《钢筋同轴电缆结构一维混凝土健康监测的阶跃测试仪》基于有内、外两导体的钢筋同轴电缆模型构造一维混凝土，将内、外导体连接在检测仪器的测试接口上进行测试。使用阶跃测试仪时，混凝土一端的内导体和外导体连接到阶跃测试仪的测试接口，用反射信号时延的方法测试。用矢量网络分析仪时，将矢量网络分析仪的端口一连接到被测混凝土一端的外导体和内导体上，用时域S参数方法进行测试。但是，使用阶跃测试仪只能测量大的混凝土、使用矢量网络分析仪不利于实施实时在线监测。基于这些现有技术的缺陷还需要新的技术提高混凝土质量检测。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有混凝土构件不能实时监测或者实时监测传感器寿命短需要定期更换的缺陷,提供一种圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测器。本技术的目的是这样达到的：一种圆形截面的钢筋混凝土构件自感应智能多输入输出健康监测设备，其特征在于：测量设备连接在圆形截面混凝土构件的传感器上。根据传感器位置的不同，圆形截面钢筋混凝土构件上的传感器分为外置式传感器和内置式传感器两种，测量设备通过传感连接线连接到被测量的圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件传感器上；每个传感器的接插件与传感连接线一端连接，传感连接线的另一端连接到测量设备；测量设备由控制服务器、通信接口、微处理器、功分器、程控衰减器、信号源、功率放大器、信号解析器、矩阵开关、开关电路模数转换器、混频器构成。外置式传感器由一维钢筋混凝土构件的部分箍筋替代，每间隔I根箍筋设置一个外置式传感器，外置式传感器共设置k个，外置式传感器除了有传感功能外，还兼有箍筋功能。内置式传感器，在一维钢筋混凝土构件内加入，内置式传感器不能取代箍筋功能，内置式传感器紧贴并绑扎在纵筋内部，在一维钢筋混凝土内均匀布置p个内置式传感器。测量设备总共有超过S个开关电路，其中的S个开关电路用于测量，对于传感器外置式圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件，S＝k，k为外置式传感器个数，对于传感器内置式圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件，S＝p，p为内置式传感器个数。所述外置式传感器材料由钢筋外包一层绝缘层构成，钢筋的选择与箍筋选择方法相同，遵从现有箍筋设计规范要求，外置式传感器材料环绕并捆扎在纵筋外边，环绕方法和捆扎方法遵从现有箍筋设计规范要求，在外置式传感器材料两个端头有弯钩，两端的弯钩缠绕弯钩处纵筋，接插件连接线采用同轴电缆，两端弯钩的钢筋分别与接插件连接线的外导体和内导体连接，接插件连接线与接插件连接。所述内置式传感器材料与外置式传感器材料相同，由钢筋外包一层绝缘层构成，钢筋的选择与箍筋选择方法相同，遵从现有箍筋设计规范要求，内置式传感器材料环绕并捆扎在纵筋里边，两端的钢筋分别与接插件连接线的外导体和内导体连接，接插件连接线与接插件连接。测量设备的控制服务器通过通信接口与微处理器连接，向微处理器发送控制命令，接收微处理器计算数据。微处理器与程控衰减器、信号源、功率放大器、信号解析器、模数转换器、矩阵开关A、矩形开关B、开关电路连接，控制各连接电路的运行状态，并从信号解析器读取数据。信号源与功分器和微处理器连接，在微处理器的控制下产生信号，将信号传输给功分器。功分器与信号源、混频器、程控衰减器连接，信号源产生测试信号输出到功分器，功分器将信号源产生的信号分成2路，分别输送给混频器、程控衰减器；程控衰减器与微处理器、功分器、信号解析器连接，接受微处理器控制，功分器的其中一路信号输送给程控衰减器输入信号端，程控衰减器的输出信号输送给信号解析器；功率放大器与微处理器、矩阵开关B、混频器连接，接受微处理器控制，混频器输出信号输送给功率放大器，功率放大器输出信号输送给矩阵开关B；信号解析器与微处理器、程控衰减器、矩阵开关A连接，接受微处理器控制，将解析结果送给微处理器，接收矩阵开关A和程控衰减器的输出信号；矩阵开关B与微处理器、功率放大器以及所有的开关电路连接，接受微处理器控制，在微处理器控制下，每次先择其中的一个开关电路，并将功率放大器输出信号输送到所选择的开关电路；矩阵开关A与微处理器、信号解析器以及所有的开关电路连接，接受微处理器控制，在微处理器控制下，每次先择其中的一个开关电路，并将所选择的开关电路信号输入到信号解析器；每个开关电路都与微处理器、矩阵开关A、矩阵开关B连接，且每个开关电路与圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件的一个传感器连接；在微处理器的控制下，开关电路选择工作或不工作模式，在不工作模式下，传感器与连接到矩阵开关A和矩阵开关B的接口断开；在工作模式下，传感器与连接矩阵开关A或矩阵开关B的其中一个接口连接；每次只有两个开关电路工作，其中一个开关将传感器连接到矩阵开关A，另一个开关将传感器连接到矩阵开关B。测量设备工作时，通过微处理器对开关电路、矩阵开关A和矩阵开关B的控制，选择一个传感器连接到信号解析器，选择另一个传感器连接到功率放大器；混频器与功分器、功率放大器、模数转换器连接，模数转换器输出信号和功分器的其中一路输出信号送给混频器，混频器输出信号送给功率放大器；模数转换器与微处理器和混频器连接，接受微处理器控制，输出数据送给混频器。本技术的积极效果是：针对现有钢筋混凝土构件不能实时监测或者实时监测传感器寿命短需要定期更换的缺陷，提供一种圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测方法。本方法在遵从现有混凝土构件设计规范的基础上，巧妙地利用钢筋混凝土构件的箍筋制作方法完成传感器制作。采用钢筋混凝土构件本身作为自感应智能多输入输出，传感器寿命与混凝土寿命等长，传感器数量可以根据混凝土构件质量要求设计。本新型可方便地实时在线检测圆形截面一维混凝土健康状况、监测圆形截面一维混凝土健康状况，及时发现混凝土病变并预报预警。附图说明图1是传感器为外置式的截面为圆形的一维钢筋混凝土设计结构图。图2是外置式传感器结构图。图3是外置式传感器截面图。图4是传感器为内置式的截面为圆形的一维钢筋混凝土设计结构图。图5是内置式传感器结构图。图6是测量设备结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备，其特征在于：测量设备连接在圆形截面钢筋混凝土构件的传感器上；根据传感器位置的不同，圆形截面钢筋混凝土构件上的传感器分为外置式传感器和内置式传感器两种，测量设备通过测量连接线连接到被测量的圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件传感器上；每个传感器的接插件与传感连接线的一端连接，传感连接线另一端连接到测量设备；测量设备由控制服务器(11)、通信接口(12)、微处理器(13)、功分器(14)、程控衰减器(15)、信号源(16)、功率放大器(17)、信号解析器(18)、矩阵开关A(19‑1)和矩阵开关B(19‑2)、开关电路(20‑1～20‑S)、模数转换器(23)、混频器(24)构成；外置式传感器由一维钢筋混凝土构件的部分箍筋替代；每间隔I根箍筋设置一个外置式传感器，外置式传感器共设置k个，外置式传感器除了有传感功能外，还兼有箍筋功能；内置式传感器在一维钢筋混凝土构件内加入，内置式传感器不能取代箍筋功能，内置式传感器紧贴并绑扎在纵筋内部，在一维钢筋混凝土内均匀布置p个内置式传感器；测量设备总共有超过S个开关电路，其中的S个开关电路用于测量，对于传感器外置式圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件，S＝k，k为外置式传感器个数，对于传感器内置式圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件，S＝p，p为内置式传感器个数。...

【技术特征摘要】
1.一种圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备，其特征在于：测量设备连接在圆形截面钢筋混凝土构件的传感器上；根据传感器位置的不同，圆形截面钢筋混凝土构件上的传感器分为外置式传感器和内置式传感器两种，测量设备通过测量连接线连接到被测量的圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件传感器上；每个传感器的接插件与传感连接线的一端连接，传感连接线另一端连接到测量设备；测量设备由控制服务器(11)、通信接口(12)、微处理器(13)、功分器(14)、程控衰减器(15)、信号源(16)、功率放大器(17)、信号解析器(18)、矩阵开关A(19-1)和矩阵开关B(19-2)、开关电路(20-1～20-S)、模数转换器(23)、混频器(24)构成；外置式传感器由一维钢筋混凝土构件的部分箍筋替代；每间隔I根箍筋设置一个外置式传感器，外置式传感器共设置k个，外置式传感器除了有传感功能外，还兼有箍筋功能；内置式传感器在一维钢筋混凝土构件内加入，内置式传感器不能取代箍筋功能，内置式传感器紧贴并绑扎在纵筋内部，在一维钢筋混凝土内均匀布置p个内置式传感器；测量设备总共有超过S个开关电路，其中的S个开关电路用于测量，对于传感器外置式圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件，S＝k，k为外置式传感器个数，对于传感器内置式圆形截面自感应智能多输入输出钢筋混凝土构件，S＝p，p为内置式传感器个数。2.如权利要求1所述的圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备，其特征在于：所述外置式传感器材料由钢筋外包一层绝缘层构成，外置式传感器材料环绕并捆扎在纵筋(3-1～3-m)外边，在外置式传感器材料两个端头有弯钩(5)，两端的弯钩缠绕弯钩处纵筋(4)，接插件连接线(7)采用同轴电缆，两端弯钩的钢筋分别与接插件连接线的外导体和内导体连接，接插件连接线(7)与接插件(6)连接；所述内置式传感器材料与外置式传感器材料相同，由钢筋(8)外包一层绝缘层(9)构成,内置式传感器材料环绕并捆扎在纵筋(3-1～3-m)里边，两端的钢筋(8)分别与接插件连接线的外导体和内导体连接，接插件连接线(7)与接插件(6)连接。3.如权利要求1所述的圆形截面钢筋混凝土构件的自感应智能多输入输出健康监测设备，其特征在于：所述测量设备的控制服务器(11)通过通信接口(12)与微处理器(13)连接，向微处理器发送控制命令，接收微处理器计算数据；微处理器(13)与程控衰减器(15)、信号源(16)、功率放大器(17)、信号解析器、模数转换器(23)、矩阵开关A(19-1)、矩形开关B(19-2)、开关电路(20-1～20-S)连接，控制各连接电路的运行状态，并从信号解析器读取数据：信号源(16)与功分...

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