一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，所述新型传感器装置包括：监测探头、不锈钢架和手持式采集设备，所述监测探头用于监测预埋碳钢磁场响应的变化，将钢筋锈蚀电磁场变的磁信号转换为电信号；所述监测探头固定在不锈钢架上；所述监测探头有多个；所述不锈钢架由多个不锈钢筋通过套管组装而成，可灵活拆卸，所述不锈钢架从混凝土表面向混凝土内部的受力钢筋处延伸并倾斜设置；所述手持式采集设备与所述监测探头通过导线连接，将所述监测探头的钢筋锈蚀电磁场变的磁信号输出至手持式采集设备并显示。本实用新型专利技术的传感器装置可在工程中大体积混凝土中应用，操作性强，便于工业化推广使用。

A new sensor device for monitoring the corrosion of steel bars in mass concrete

【技术实现步骤摘要】
一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置
本技术属于混凝土中钢筋锈蚀监测领域，具体涉及一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置。
技术介绍
钢筋混凝土结构是当今世界用量最大的建筑结构，然而混凝土中钢筋锈蚀是一种十分常见的自然现象，锈蚀会引起一系列的结构安全及经济性问题。钢筋由于混凝土中的高碱性环境会形成一层致密的钝化膜，虽然这层钝化膜会有效防止钢筋锈蚀，但是混凝土中的氯离子会破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋产生氧化还原反应，进而发生锈蚀。在海洋环境下的飞溅区和潮汐区，由于其干湿交替剧烈以及阳光充足，钢筋锈蚀产物的体积是原钢的2-6倍，其锈涨应力会导致混凝土保护层脱落，无法满足设计使用年限的要求，所以监测混凝土中钢筋锈蚀并提供预警系统则显得尤为重要。传统的钢筋锈蚀监测手段是电化学方法，包括电化学阻抗谱、半电池电位以及线性极化法；除了传统的电化学手段外，基于各种物理学理论(声学、光学、电学和磁学等物理方法)的检测设备层出不穷。尽管有许多不同种类的钢筋锈蚀监测设备，但是现有的监测设备无法在工程中大体积混凝土中应用，较少数具有工程应用能力的设备由于其造价高昂，设备检修费用较高，不适于大规模使用。此外从技术角度来说，大部分监测设备无法在钢筋锈蚀前提供一种预警机制，很难为钢筋锈蚀前的人为介入提供理论依据。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，解决了现有技术中大部分监测设备无法在钢筋锈蚀之前提供一种预警机制，难以为钢筋锈蚀前的人为介入提供理论依据，且现有的监测设备无法在工程中大体积混凝土中应用的问题。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，所述传感器装置包括：监测探头，所述监测探头包括导磁材料、磁体、霍尔元件和单片机；所述导磁材料呈C型，所述磁体设置于所述导磁材料上，为监测磁场响应变化提供磁场源；所述霍尔元件设于所述导磁材料开口处的一端，用于将电磁场变的磁信号转变为电信号；所述单片机收集所述霍尔元件产生的电信号，将电信号从模拟转换为数字；所述监测探头的开口处设有预埋碳钢，所述监测探头监测所述预埋碳钢磁场响应的变化，将所述预埋碳钢的电磁场变的磁信号转换为电信号；不锈钢架，所述不锈钢架包括多个不锈钢筋，多个不锈钢筋通过套管连接形成长条形不锈钢架，所述不锈钢架设于混凝土内，所述监测探头连接在所述不锈钢架上，所述不锈钢架从混凝土表面向混凝土内部的受力钢筋处延伸并倾斜设置；手持式采集设备，所述手持式采集设备设于混凝土外部，通过导线与所述监测探头连接，所述监测探头电磁场变产生的电信号输出至所述手持式采集设备并显示出相关数据。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，所述不锈钢架呈倾斜设置，且所述不锈钢架的倾斜位置与水平面夹角为15-60°。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，多个所述监测探头在所述不锈钢架上等间距分布。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，所述监测探头设置有2-6个，每个所述监测探头内均设置有所述预埋碳钢。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，所述受力钢筋上也设置有所述监测探头。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，所述磁体为永久性磁体。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，所述监测探头设有外壳体，所述外壳体为塑料外壳。在如上所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，优选，所述监测探头的所述外壳体上设有卡孔，所述监测探头与所述不锈钢架通过所述卡孔可拆卸连接。与最接近的现有技术相比，本技术提供的技术方案具有如下优异效果：本技术的传感器装置可利用监测不同深度预埋碳钢的锈蚀情况，评估氯离子渗透深度，在受力钢筋发生锈蚀之前提供预警信号，可及时进行人为干涉，进行结构的修复，对于长寿命混凝土耐久性设计具有重要的工程意义，解决了以往在钢筋锈蚀之后才能监测到信号的技术缺陷；此新型传感器装置可在工程中大体积混凝土中应用，操作性强。本技术的传感器装置将监测探头安装在不锈钢架上，通过套管组装成可拆卸不锈钢架上，根据不同混凝土结构可灵活调整不锈钢架的长短，手持式采集设备方便携带，设备操作方便，安装拆卸灵活性强且原材料价格低廉，可进行工业化推广使用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。其中：图1为本技术实施例的传感器装置安装结构示意图；图2为本技术实施例的监测探头的结构示意图。图中：1、受力钢筋；2、不锈钢架；3、套管；4、手持式采集设备；5、预埋碳钢；6、监测探头；7、导线；8、混凝土；9、外壳体；10、导磁材料；11、磁体。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本技术中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。混凝土8在服役过程中，外界腐蚀物质(氯离子、氧气等)从混凝土8表面逐渐扩散至受力钢筋1表面在达到一定浓度后，受力钢筋1脱钝并发生锈蚀，因此混凝土8中受力钢筋1是从混凝土8表面到内部依次逐渐锈蚀。受力钢筋1发生锈蚀后磁导率降低，通过受力钢筋1截面的磁通量减少，通过监测受力钢筋1磁导率的变化可以反映受力钢筋1的锈蚀情况。本技术旨在提供一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀及预警的新型传感器装置，利用磁体11作为磁场源，磁体11为永久性磁体，可长期维持稳定的磁场，导磁材料10为导磁介质，霍尔元件作为磁场感应装置接收电磁信号，通过导线7将电磁信号转变成电信号输出至手持式采集设备上，从而可以分析出受力钢筋1结构的锈蚀情况，提前进行人为干涉处理。如图1和图2所示，根据本技术的实施例，一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀及预警的新型传感器装置，包括：监测探头6，监测探头6用于监测预埋碳钢5磁场响应的变化，将钢筋锈蚀电磁场变的磁信号转变为电信号；监测探头6包括导磁材料10、磁体11、霍尔元件和单片机；导磁材料10呈C型，使磁体11形成完整闭合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括：/n监测探头，所述监测探头包括导磁材料、磁体、霍尔元件和单片机；所述导磁材料呈C型，所述磁体设置于所述导磁材料上，为监测磁场响应变化提供磁场源；所述霍尔元件设于所述导磁材料开口处的一端，用于将电磁场变的磁信号转变为电信号；所述单片机收集所述霍尔元件产生的电信号，将电信号从模拟转换为数字；所述监测探头的开口处设有预埋碳钢，所述监测探头监测所述预埋碳钢磁场响应的变化，将所述预埋碳钢的电磁场变的磁信号转换为电信号；/n不锈钢架，所述不锈钢架包括多个不锈钢筋，多个不锈钢筋通过套管连接形成长条形不锈钢架，所述不锈钢架设于混凝土内，所述监测探头连接在所述不锈钢架上，所述不锈钢架从混凝土表面向混凝土内部的受力钢筋处延伸并倾斜设置；/n手持式采集设备，所述手持式采集设备设于混凝土外部，通过导线与所述监测探头连接，所述监测探头电磁场变产生的电信号输出至所述手持式采集设备并显示出相关数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括：
监测探头，所述监测探头包括导磁材料、磁体、霍尔元件和单片机；所述导磁材料呈C型，所述磁体设置于所述导磁材料上，为监测磁场响应变化提供磁场源；所述霍尔元件设于所述导磁材料开口处的一端，用于将电磁场变的磁信号转变为电信号；所述单片机收集所述霍尔元件产生的电信号，将电信号从模拟转换为数字；所述监测探头的开口处设有预埋碳钢，所述监测探头监测所述预埋碳钢磁场响应的变化，将所述预埋碳钢的电磁场变的磁信号转换为电信号；
不锈钢架，所述不锈钢架包括多个不锈钢筋，多个不锈钢筋通过套管连接形成长条形不锈钢架，所述不锈钢架设于混凝土内，所述监测探头连接在所述不锈钢架上，所述不锈钢架从混凝土表面向混凝土内部的受力钢筋处延伸并倾斜设置；
手持式采集设备，所述手持式采集设备设于混凝土外部，通过导线与所述监测探头连接，所述监测探头电磁场变产生的电信号输出至所述手持式采集设备并显示出相关数据。


2.如权利要求1所述的监测大体积混凝土内钢筋锈蚀的新型传感器装置，其特征在于，所述不...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯光岩，金祖权，李宁，袁帅，邵爽爽，蒋继宏，李树鹏，李师财，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37