一种混凝土氯离子传感器及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土氯离子传感器及检测方法，该混凝土氯离子传感器包括检测机构、供能机构和控制器，所述控制器分别与检测机构和供能机构相连接，所述供能机构包括金属片和储能电容，所述金属片作为供能机构的正负极分别与控制器和储能电容相连接，混凝土氯离子传感器固定在待施工部件的钢筋上，浇筑后的浆体与金属片反应为混凝土氯离子传感器供能，控制器将检测数据通过钢筋进行传输。本发明专利技术不需要电池及外部电源供电，依靠金属片在水泥中发生氧化还原反应，产生电流，避免了专门接电源线的缺点；不需要专门引出导线读取检测数据，只需将信号接口直接连接到钢筋上即可将信号引出。号引出。号引出。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土氯离子传感器及检测方法


[0001]本专利技术涉及混凝土氯离子检测
，尤其涉及一种混凝土氯离子传感器及检测方法。

技术介绍

[0002]混凝土耐久性是指混凝土在工作条件下，抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。海工混凝土中，氯离子会对混凝土、钢筋产生不利影响，降低混凝土的整体耐久性。其机理为：在氯离子含量较高的环境中，钢筋产生腐蚀，腐蚀产物会膨胀造成混凝土结构破坏，致使混凝土提供标准的荷载，不能在规定的年限中保持着安全稳定性。
[0003]故检测混凝土中氯离子的浓度是十分重要的工作，通过定期检测混凝土中氯离子浓度，可以为混凝土结构的耐久性维护提供依据。混凝土氯离子的控制一般是在设计时成型试块，测试电通量或氯离子扩散系数（见国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082）》），从而预测混凝土服役寿命，但是无法在服役后对混凝土中氯离子浓度进行监控。混凝土服役后的氯离子检测目前存在两种方法：1.破坏性检测：主要方法是通过钻孔取样，将样品进行电通量或氯离子扩散系数检测，与设计时进行对比，另有将钻孔取样的混凝土粉磨后通过化学方法检测其中的氯离子浓度。
[0004]2.非破坏性检测：这类方法主要是通过埋入氯离子探测器进行实时检测，探测器可以以有线或无线的方式读取氯离子浓度数据。其中，无线的传感器一般采用电池（有源）或无线供电的方式进行。
[0005]而目前，上述两种检测方法均存在以下缺点：1. 破坏性检测：这类方法属于破坏性检测，需要定期钻孔取样，工作量较大，虽然钻孔后会回填混凝土，但对结构会产生一定的破坏；该法无法实时进行监控。2. 非破坏性检测：这类方法虽然不会对混凝土结构产生破坏，但也存在一定缺点，如有线传感器，需要维护布线，传感器的安装难度较大；无线传感器如采用电池供电，传感器的成本较高，若压低成本，则受限于电池容量，检测次数受限；若采用无线供电的传感器，则需要配备无线供电设备，当混凝土结构的体积较大时，供电无法穿透较深的混凝土区域从而无法对内部进行有效供电。
[0006]上述现有技术的缺点导致混凝土结构的氯离子浓度无法在较低成本下进行监控。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术一方面提供了一种混凝土氯离子传感器，包括检测机构、供能机构和控制器，所述控制器分别与检测机构和供能机构相连接，所述供能机构包括金属片和储能电容，所述金属片作为供能机构的正负极分别与控制器和储能电容相连接，混凝土氯离子传感器固定在待施工部件的钢筋上，浇筑后的浆体与金属片反应为混凝土氯离子传感器供能，控制器将检测数据通过钢筋进行传输。
[0008]具体的，所述检测机构为Ag/AgCl氯离子传感器，所述Ag/AgCl氯离子传感器与控
制器相连接。
[0009]具体的，所述金属片采用镁片、铜片、铝片、镍片和铁片中的一种或多种。
[0010]具体的，所述金属片采用铜片作为供能机构的正极，所述铜片通过导线与控制器的正极相连接；所述金属片采用铝片作为供能机构的负极，所述铝片通过导线与控制器的负极相连接。
[0011]具体的，所述金属片与储能电容并联连接。
[0012]具体的，所述铜片和铝片的一面均涂覆有石墨，且涂覆有石墨的一面相对。
[0013]具体的，所述控制器采用低功耗MCU核心板，所述MCU核心板采用MSP430、TMS、STM32和ESP8266中的一种。
[0014]具体的，所述控制器通过卡具与金属片相连接。
[0015]本专利技术另一方面提供了一种混凝土氯离子检测方法，包括如下步骤：S1：金属片处理：用400目砂纸将铜片和铝片打磨光滑，并将石墨喷涂于铜片和铝片的一面，晾干待用；S2：根据铜片、铝片和控制器的厚度，采用聚乳酸为原材料，3D打印卡具，并将铜片、铝片和控制器卡住，将铜片用导线连接至控制器的正极，将铝片用导线连接至控制器的负极，控制器的正负两极采用双层法拉电容并联，将Ag/AgCl氯离子传感器焊接到控制器上，并与控制器的模数转换接口相连接，完成混凝土氯离子传感器的制备；S3：将制备好的混凝土氯离子传感器固定到待施工部件的钢筋上，并将控制器的天线焊接到钢筋上，混凝土浇筑后，浆体流入铜片和铝片之间，混凝土氯离子传感器开始工作，将信号接口连接至钢筋，完成数据的读取。
[0016]本专利技术的有益效果在于：不需要电池及外部电源供电，依靠金属片在水泥中发生氧化还原反应，产生电流，避免了专门接电源线的缺点；不需要专门引出导线读取检测数据，只需将信号接口直接连接到钢筋上即可将信号引出，从而可以将混凝土氯离子传感器放置在较深的位置。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术电路连接示意图；图3为本专利技术氯离子检测流程图；图中，1
‑
铜片，2
‑
铝片，3
‑
卡具，4
‑
控制器，5
‑
天线，6
‑
Ag/AgCl氯离子传感器，7
‑
双层法拉电容。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0020]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]实施例1：参阅图1
‑
2，一种混凝土氯离子传感器，包括检测机构、供能机构和控制器4，所述控制器4分别与检测机构和供能机构相连接，所述供能机构包括金属片和储能电容，所述金属片作为供能机构的正负极分别与控制器4和储能电容相连接，混凝土氯离子传感器固定在待施工部件的钢筋上，浇筑后的浆体与金属片反应为传感器供能，控制器4将检测数据通过钢筋进行传输。
[0023]进一步的，所述检测机构为Ag/AgCl氯离子传感器6，所述Ag/AgCl氯离子传感器6与控制器4相连接。
[0024]进一步的，所述Ag/AgCl氯离子传感器6焊接到控制器4的PCB板上，并与控制器4的模数转换（ADC）口相连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土氯离子传感器，其特征在于，包括检测机构、供能机构和控制器，所述控制器分别与检测机构和供能机构相连接，所述供能机构包括金属片和储能电容，所述金属片作为供能机构的正负极分别与控制器和储能电容相连接，混凝土氯离子传感器固定在待施工部件的钢筋上，浇筑后的浆体与金属片反应为混凝土氯离子传感器供能，控制器将检测数据通过钢筋进行传输。2.如权利要求1所述的一种混凝土氯离子传感器，其特征在于，所述检测机构为Ag/AgCl氯离子传感器，所述Ag/AgCl氯离子传感器与控制器相连接。3.如权利要求1所述的一种混凝土氯离子传感器，其特征在于，所述金属片采用镁片、铜片、铝片、镍片和铁片中的一种或多种。4.如权利要求1或3所述的一种混凝土氯离子传感器，其特征在于，所述金属片采用铜片作为供能机构的正极，所述铜片通过导线与控制器的正极相连接；所述金属片采用铝片作为供能机构的负极，所述铝片通过导线与控制器的负极相连接。5.如权利要求1或3所述的一种混凝土氯离子传感器，其特征在于，所述金属片与储能电容并联连接。6.如权利要求4所述的一种混凝土氯离子传感器，其特征在于，所述铜片和铝片...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳里林，曾荣，陶从喜，吴有武，封广森，班龙，
申请(专利权)人：华润水泥技术研发广西有限公司，
类型：发明
国别省市：