本发明专利技术公开了一种围护结构含水率的便携式测试系统及其测试方法，属于含水率无损检测领域。其结构包括探头、ＵＳＢ数据采集卡和计算机，其中：探头包括高频震荡电路、驱动电缆屏蔽电路、微小电容测量电路、放大电路、压力传感器、压力传感器调理电路、模拟开关和极板；该测试系统的测试方法分为确定进入测试阶段、测量各层的含水率信号、含水率信号的传输和数据处理分析。本发明专利技术是一种以同面散射场集成式电容传感器为核心的测试系统，能够测量围护结构沿厚度方向不同深度的含水率，并可通过压力传感器限值来提高测量精度，测量过程简单，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含水率测试系统，尤其涉及一种围护结构含水率的便携式测试系统及其 测试方法，属于含水率无损检测领域。
技术介绍
我国对建筑节能越来越重视，因此出现了许多使用节能材料、节能技术的建筑物。对这 些建筑物的建筑节能现场实测是执行国家建筑节能设计标准的关键环节。建筑节能现场实测 主要是对围护结构传热系数的检测，传热系数是衡量围护结构保温性能的重要参数，含水率 对于围护结构的节能性影响程度也较大。建筑物围护结构由于其自身的特点，在建造和服役 过程中不可避免地会吸收较多的水分。相对于其它材料成分而言，水的质量热容和体积热容 都很大，因此，围护结构中含水量的大小是影响传热系数的重要因素。判定围护结构的传热 系数仅靠材料是不能给出结论的，需要建筑完工后对围护结构进行含水率检测。一般用于建筑墙体水分测量的方法主要有红外法、微波法、中子测量法以及介电测量法。 红外线法能够实现在线测量，但其测量结果受到被测物料表面特性、规范性、材质、被测物 与探测器之间距离变化等因素的影响，且红外线的透射性较差；另外，探测器在工作过程中 存在一定的温度漂移和时间漂移，使测量值的重复性受到影响。微波法测量墙体湿度，替代 了传统测量法，使测量过程简单，并实现了快速、实时、在线及非接触无损伤测量，但微波 测量过程中会受到密度、温度和其他环境因素的影响，所用的矢量分析仪成本太高，且不利 于分层。中子测量法虽然很好，但其设备价格昂贵，而且不便用于建筑外墙的湿度测量。目前，国内有一种测量建筑物含水率的仪器，采用介电常数法，根据电介质的介电常数 随其水分含量而发生明显变化的原理，通过介电效应产生的电学参数变化，间接测量建筑材 料的含水率。这种仪器广泛用于建筑装修、防水工程基层材料的含水率测量及巻材层面渗漏 源检査，还用于砌筑砖、隔热保温材料的含水率测量，亦可用于砼质量无损检测中的湿度检 验。但是该仪器只能用于建筑物表面的含水率测量，而不能测量建筑墙体沿纵深方向的含水 率分布。
技术实现思路
本专利技术为实现围护结构沿厚度方向不同深度的含水率测量而提出一种围护结构含水率的 便携式测试系统及其测试方法。一种围护结构含水率的便携式测试系统，包括探头、USB数据采集卡和计算机，其中探头连接USB数据采集卡，USB数据采集卡连接计算机，所述探头包括高频震荡电路、驱动电缆 屏蔽电路、微小电容测量电路、放大电路、压力传感器、压力传感器调理电路、模拟开关和 极板，其中压力传感器接收手部施加的压力信号，压力传感器调理电路的输入端和输出端 分别连接压力传感器的输出端和USB数据采集卡的输入端，模拟开关的输入端和输出端分别连 接USB数据釆集卡的输出端和极板的输入端，极板接收被测围护结构的含水率信号，极板的输 出端连接驱动电缆屏蔽电路的输入端，高频震荡电路和驱动电缆屏蔽电路的输出端均连接微 小电容测量电路的输入端，放大电路的输入端和输出端分别连接微小电容测量电路的输出端 和USB数据采集卡的输入端。一种基于该围护结构含水率便携式测试系统的测试方法，包括如下步骤A.把探头贴靠在被测围护结构上，使极板接触围护结构，其中极板是由在同一平面上并排分布的八片相同但排列间距不同的铜片组成，分别为第一铜片、第二铜片、第三铜片、第四3铜片、第五铜片、第六铜片、第七铜片和第八铜片，手部施加在探头上的压力信号由压力传 感器和压力传感器调理电路处理后经USB数据采集卡输入到计算机，计算机根据设定的压力 门槛值来确定进入测试阶段；B. 测量含水率信号，步骤如下a. 第一层含水率信号测量，测量深度为10mm-12mm:计算机通过USB数据采集卡控制模拟开 关分别选择第一铜片、第三铜片、第五铜片和第七铜片为驱动电极以及第二铜片、第四铜片、 第六铜片和第八铜片为感应电极，分别对应测量驱动电极和感应电极间的电场感应信号；b. 第二层含水率信号测量，测量深度为20mm-24mm:计算机通过USB数据采集卡控制模拟开 关分别使第一铜片和第二铜片短接作为第一驱动电极、第三铜片和第四铜片短接作为第一感 应电极、第五铜片和第六铜片短接作为第二驱动电极以及第七铜片和第八铜片短接作为第二 感应电极，分别对应测量驱动电极和感应电极间的电场感应信号；c. 第三层含水率信号测量，测量深度为58ram-62mrn:计算机通过USB数据采集卡控制模拟开 关使第一铜片、第二铜片、第三铜片和第四铜片短接作为驱动电极；第五铜片、第六铜片、 第七铜片和第八铜片短接作为感应电极，测量驱动电极和感应电极间的电场感应信号；C. 测量上述驱动电极和感应电极间的电场感应信号后，由屏蔽线经过驱动电缆屏蔽电路输出 信号到微小电容测量电路，同时高频震荡电路给微小电容测量电路提供高频驱动信号，经过 转换后的信号经放大电路调理、放大后通过USB数据采集卡采集并输入到计算机；D. 计算机对得到的数据进行处理、分析，计算出被测围护结构各层的含水率并进行显示。本专利技术是一种以同面散射场集成式电容传感器为核心的测试系统，该测试系统能够测量 围护结构沿厚度方向不同深度的含水率，并可通过压力传感器限值提高测量准确度，系统结 构简单，成本低，测量过程简单。附图说明图l是本专利技术的组成结构框图。图2是本专利技术中探头中的极板组成示意图。具体实施例方式如图1所示， 一种围护结构含水率的便携式测试系统，包括探头1、 USB数据采集卡2 和计算机3，其中探头1连接USB数据采集卡2， USB数据采集卡2连接计算机3，所述探 头1包括高频震荡电路4、驱动电缆屏蔽电路5、微小电容测量电路6、放大电路7、压力传 感器8、压力传感器调理电路9、模拟开关10和极板11，其中压力传感器8接收手部施加 的压力信号,压力传感器调理电路9的输入端和输出端分别连接压力传感器8的输出端和USB 数据采集卡2的输入端，模拟开关10的输入端和输出端分别连接USB数据采集卡2的输出端 和极板11的输入端，极板11接收被测围护结构的含水率信号，极板11的输出端连接驱动电 缆屏蔽电路5的输入端，高频震荡电路4和驱动电缆屏蔽电路5的输出端均连接微小电容测 量电路6的输入端，放大电路7的输入端和输出端分别连接微小电容测量电路6的输出端和 USB数据采集卡2的输入端。如图2所示，该围护结构含水率便携式测试系统中探头中的极板，是由八片相同但排列 间距不同的铜片组成，上面并覆有一层绝缘材料，八片铜片排列在同一平面上。该测试系统中，高频震荡电路4是由一个2MHz的晶体振荡器及旁路电容组成的晶振电路， 它产生2MHz的高频方波，提供给微小电容测量电路6;微小电容测量电路6将上述2MHz的 高频方波经过六反相器CD4069和双向模拟开关CD4066持续对被测电容进行充、放电，再反 向充、放电，充、放电后的信号经过由运算放大器LF355组成的积分电路检测累积电荷，转 换成电压信号输出；放大电路7是由运算放大器0P-07构成的差分放大电路；模拟开关10是 由四片双向模拟开关CD4066组成，计算机3通过它来选择极板11中的铜片或将铜片短接来作为驱动电极或感应电极；USB数据采集卡2采用北京优采公司的数据采集卡UA301，完成对 压力传感器调理电路9输出信号以及放大电路7输出信号的采集，并完成计算机3对模拟开 关10控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种围护结构含水率的便携式测试系统，包括探头（１）、ＵＳＢ数据采集卡（２）和计算机（３），其中：探头（１）连接ＵＳＢ数据采集卡（２），ＵＳＢ数据采集卡（２）连接计算机（３），其特征在于：所述探头（１）包括高频震荡电路（４）、驱动电缆屏蔽电路（５）、微小电容测量电路（６）、放大电路（７）、压力传感器（８）、压力传感器调理电路（９）、模拟开关（１０）和极板（１１），其中：压力传感器（８）接收手部施加的压力信号，压力传感器调理电路（９）的输入端和输出端分别连接压力传感器（８）的输出端和ＵＳＢ数据采集卡（２）的输入端，模拟开关（１０）的输入端和输出端分别连接ＵＳＢ数据采集卡（２）的输出端和极板（１１）的输入端，极板（１１）接收被测围护结构的含水率信号，极板（１１）的输出端连接驱动电缆屏蔽电路（５）的输入端，高频震荡电路（４）和驱动电缆屏蔽电路（５）的输出端均连接微小电容测量电路（６）的输入端，放大电路（７）的输入端和输出端分别连接微小电容测量电路（６）的输出端和ＵＳＢ数据采集卡（２）的输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董静怡，姚恩涛，周克印，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。