一种多梯度氯离子和pH集成传感器制造技术

本实用新型专利技术公开一种多梯度氯离子和pH集成传感器，包括筒状主体，筒状主体上设置有Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极，以及其参比电极，筒状主体的外表面设置有多层环状凹槽，Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极分别被制作成半环状，固定在环状凹槽内；环状凹槽上预留设置有连通筒状主体厚度方向的导线预留孔，在筒状主体内部与环状凹槽相对应的还设置有导线凹槽，所述导线凹槽铺设导线后用环氧树脂密封。本方案将氯离子和pH电极集成在一个筒状主体上，并设置有多层，实现混凝土内部不同深度处氯离子含量和pH值的精准测定，而且采用单参比电极的设置，可以避免由于参比电极过多引起的误差，具有较高的实际应用价值。

A multi gradient chloride ion and pH integrated sensor

【技术实现步骤摘要】
一种多梯度氯离子和pH集成传感器
本技术属于土木工程材料性能测试设备
，具体涉及一种多梯度氯离子和pH集成传感器，以实现混凝土内部多梯度氯离子和pH监测。
技术介绍
在钢筋混凝土结构中，内部结构微环境状况决定钢筋锈蚀情况，进而影响服役中钢筋混凝土结构的使用年限。尤其海洋环境下，钢筋混凝土结构时常受到氯离子侵蚀，导致结构出现过早劣损的现象。而混凝土结构耐久性监测是动态获取钢筋混凝土内部微环境因素最直接、最有效的方法，为准确感知其服役寿命及预警其劣化性能，并为后期防护与修复提供依据。混凝土结构耐久性动态监测过程中，氯离子含量是评价混凝土耐久性的关键参数。通常氯离子以水为媒介进入混凝土内部，其在混凝土内部钢筋表面达到一定含量会破坏钢筋钝化膜，从而导致钢筋锈蚀，混凝土结构失效。氯离子渗透混凝土的过程受浓度梯度力影响，因此混凝土表面会存在浓度梯度，另外，混凝土内部高碱性环境是钢筋表面钝化的重要条件，若混凝土内部碱性降低，则钢筋钝化膜去钝化，在氧气充足条件，钢筋仍然会发生锈蚀，所以混凝土内部pH也是评定混凝土耐久性能的重要参数。可见，实时监测混凝土内部氯离子含量和pH值可有效掌握钢筋混凝土结构裂化过程，评估混凝土耐久性能。现有技术中，在对氯离子和pH进行监测时，在实验室中通常应用的参比电极是液态参比电极，其寿命较短，需要经常加入饱和溶液以维持电位的稳定，很难在实际工程中应用。而且无论是Ag/AgCl电极传感器还是IrOx-pH电极传感器，都通过三电极体系，有相应的参比电极。如果使用多组电极测试，安装过程十分复杂，且在混凝土浇筑、振捣过程中易发生扰动、错位。另外，测试混凝土中的不同点位的氯离子浓度或者pH值时，如果再同时使用多个参比电极会产生误差，因为实际工程中的参比电极电位往往不稳定。
技术实现思路
本技术针对针对现有技术中存在的缺陷，提出了一种多梯度氯离子和pH集成传感器，能够实现对混凝土不同梯度氯离子含量和pH值的测定，同时减小由于参比电极过多而产生的误差。本技术是采用以下的技术方案实现的：一种多梯度氯离子和pH集成传感器，包括筒状主体，筒状主体上设置有Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极，以及Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极的参比电极，筒状主体的外表面沿其圆周表面有多层环状凹槽，Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极分别被制作成半环状，固定在环状凹槽内，所述参比电极设置在筒状主体的中间；所述环状凹槽上设置有连通筒状主体厚度方向的导线预留孔，在筒状主体内部与所述环状凹槽相对应的还设置有导线凹槽；Ag/AgCl电极和IrOx—pH电极的一端与导线连接，导线插入预留孔，并经导线凹槽引出至筒状主体顶端的航空插头。进一步的，所述筒状主体中间设置的参比电极为Mn/MnO2固态参比电极，其直径为30mm，高度为50mm，且筒状主体内部灌注有环氧树酯。进一步的，所述筒状主体的表面还设置有螺纹孔，实际应用时可用塑料螺杆将筒体固定在周边的钢筋上，以确定该集成传感器在混凝土内部的位置，实现混凝土内部不同深度处氯离子含量和pH值的精准测定。进一步的，所述筒状主体的直径为50mm-80mm，共设计有n层环状凹槽，n>3。进一步的，所述螺纹孔深度为6mm，直径为6mm，所述导线凹槽的直径为5mm。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本方案所设计的多梯度氯离子和pH集成传感器将氯离子和pH电极集成在一个筒状主体上，并设置有多层即多梯度检测单元，实现混凝土内部不同深度处氯离子含量和pH值的精准测定，而且采用单参比电极的设置，可以避免由于参比电极过多引起的误差，具有较高的实际应用价值。附图说明图1为本技术所述多梯度氯离子和pH集成传感器的立体结构示意图；图2为多梯度氯离子和pH集成传感器的剖视结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚的理解本技术的上述目的和优点，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细地描述：实施例、本实施例公开一种多梯度氯离子和pH集成传感器，如图1和2所示，包括筒状主体6，筒状主体6上设置有Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极，以及Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极的参比电极，筒状主体6的外表面沿其圆周表面有多层环状凹槽1，环状凹槽1上预留设置有连通筒状主体厚度方向的导线预留孔2，在筒状主体内部与所述环状凹槽1相对应的还设置有导线凹槽3，Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极分别被制作成半环状，固定在环状凹槽1内；Ag/AgCl电极和IrOx—pH电极的一端与导线连接，导线插入预留孔2，并经导线凹槽3引出至顶端的航空插头5，航空插头与数据采集箱上相应的航空插座相连，以将数据传入数据采集箱，所述导线凹槽3铺设导线后用环氧树脂密封。筒状主体6中间安置的参比电极的直径为30mm，高度为50mm的Mn/MnO2固态参比电极，将Mn/MnO2固态参比电极放置到筒状主体中间后，向筒状主体内部灌注环氧树酯，本方案采用单参比电极的设置可以避免由于参比电极过多引起的误差。另外筒状主体的表面还设置有螺纹孔4，实际应用时可用塑料螺杆将筒体固定在周边的钢筋上，以确定该集成传感器在混凝土内部的位置，实现混凝土内部不同深度处氯离子含量和pH值的精准测定。本方案中，需要解释的是，所述Ag/AgCl电极可采用阳极极化法制备，极化参数为通电电流密度为通电电流密度为0.5mA/cm2，极化时间为2.5小时，电极制备后，要在饱和氢氧化钙溶液中活化30天以上后使用，以确保测试数据的精确度；所述Ir/IrOx—pH电极可采用高温碳酸氧化法制备，将Ir丝埋入碳酸锂中，然后放到高温炉中，在850℃高温条件下氧化5小时，电极制备后，饱和氢氧化钙溶液中活化20天以上才能使用，以确保测试数据的精确度。本方案中该集成传感器具体尺寸设计如下：所述筒状主体的直径为50mm-80mm，优选80mm，共设计有7层环状凹槽，每层工作电极之间的距离为10mm(可以根据实际工程需求进行调整)，螺纹孔深度为6mm，直径为6mm，导线凹槽的直径为5mm。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非是对本技术作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本技术技术方案内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多梯度氯离子和pH集成传感器，其特征在于：包括筒状主体，筒状主体上设置有Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极，以及Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极的参比电极，筒状主体的外表面沿其圆周表面有多层环状凹槽，Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极分别被制作成半环状，固定在环状凹槽内，所述参比电极设置在筒状主体的中间；/n所述环状凹槽上设置有连通筒状主体厚度方向的导线预留孔，在筒状主体内部与所述环状凹槽相对应的还设置有导线凹槽；Ag/AgCl电极和IrOx—pH电极的一端与导线连接，导线插入预留孔，并经导线凹槽引出至筒状主体顶端的航空插头。/n

【技术特征摘要】
1.一种多梯度氯离子和pH集成传感器，其特征在于：包括筒状主体，筒状主体上设置有Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极，以及Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极的参比电极，筒状主体的外表面沿其圆周表面有多层环状凹槽，Ag/AgCl电极和Ir/IrOx—pH电极分别被制作成半环状，固定在环状凹槽内，所述参比电极设置在筒状主体的中间；
所述环状凹槽上设置有连通筒状主体厚度方向的导线预留孔，在筒状主体内部与所述环状凹槽相对应的还设置有导线凹槽；Ag/AgCl电极和IrOx—pH电极的一端与导线连接，导线插入预留孔，并经导线凹槽引出至筒状主体顶端的航空插头。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏刚，路志博，田玉鹏，金祖权，赵铁军，侯东帅，张鹏，王兰芹，林旭梅，姜福香，万小梅，郭思瑶，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37