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一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器发明专利

更新时间:2024-07-01
一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器发明专利 专利申请类型:发明专利;
地区:浙江-杭州;
源自:杭州高价值专利检索信息库;

专利名称:一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202110978828.4

专利申请(专利权)人:浙江工业大学
权利人地址:浙江省杭州市下城区朝晖六区潮王路18号

专利发明(设计)人:高志吉,李思瑶,付传清

专利摘要:一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,包括测距可调磁感应强度监测单元和数据处理单元,测距可调磁感应强度检测单元中,线圈均匀缠绕在磁芯体系上,线圈两端与信号发生器的信号输入端连接,固定单元夹紧的待测试件中间位置和磁芯卡口中间位置相对应,第一霍尔传感器和第二霍尔传感器以卡口中心线为轴线对称布置;磁芯体系中,可滑动磁芯护套与可滑动磁芯形成一体,可滑动磁芯护套将可滑动磁芯和固定磁芯连接固定,由磁铁把可滑动磁芯与固定磁芯相互吸住。本发明根据嵌入深度即时改变磁芯卡口距离,有效检测不同钢筋混凝土方柱边角处单根检测钢筋锈蚀情况,突破了以往单个传感器仅对应特定保护层厚度混凝土钢筋检测的限制,提高了便捷性和使用率。

主权利要求:
1.一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,其特征在于,所述传感器包括测距可调磁感应强度监测单元和数据处理单元,所述的测距可调磁感应强度检测单元包括信号发生器、线圈、磁芯体系、第一霍尔传感器和第二霍尔传感器,所述的线圈均匀缠绕在所述的磁芯体系上,所述的线圈两端与信号发生器的信号输入端连接,固定单元夹紧的待测试件中间位置和磁芯卡口中间位置相对应,所述的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器以卡口中心线为轴线对称布置;所述的磁芯体系包括固定磁芯、可滑动磁芯、可滑动磁芯护套和磁铁,所述可滑动磁芯护套与可滑动磁芯形成一体,所述可滑动磁芯护套将可滑动磁芯和固定磁芯连接固定,由所述的磁铁把可滑动磁芯与固定磁芯相互吸住。
2.如权利要求1所述的测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,其特征在于,所述的固定磁芯和可滑动磁芯为硅钢材质,所述的可滑动磁芯护套为塑料材质。
3.如权利要求1或2所述的测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,其特征在于,所述的磁芯体系包括绝缘柄,所述的绝缘柄在固定磁芯的长边端,所述的绝缘柄为橡胶绝缘材料做成的手柄。
4.如权利要求1或2所述的测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,其特征在于,所述的可滑动磁芯护套上有预留孔和螺栓,螺栓在预留孔中拧紧固定所述可滑动磁芯护套与可滑动磁芯。
5.如权利要求1或2所述的测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,其特征在于,所述的固定磁芯和所述的可滑动磁芯为梯形卡口。 说明书 : 一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器技术领域[0001] 本发明属于钢筋混凝土结构耐久性测试技术领域,尤其涉及一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器。背景技术[0002] 在世界范围内,钢筋锈蚀引起的混凝土破坏案例很多,特别是在现代化建设较早的国家。由于缺乏耐久性问题意识,钢筋锈蚀造成的经济损失十分巨大。因此,研究钢筋非均匀腐蚀检测技术是社会发展的迫切需要。考虑到钢筋混凝土结构在未来相当长一段时间内,仍将广泛应用于我国的城市化和基础设施建设中。基于这样的大前提下,如何量化表征及精准监测钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀程度,并有效提高钢筋锈蚀的监测精度,进而进行钢筋混凝土结构全寿命预测并以此制定合理的钢筋混凝土结构评估与维护方案,对保障混凝土结构的安全性具有重要意义。[0003] 混凝土中钢筋锈蚀的评价方法一般分为破损检测(DT)和无损检测(NDT)两种。传统的破损检测方法(DT)需要对钢筋混凝土试件进行适当破型并取出钢筋,然后通过测量钢筋的重量以及质量损失或通过三维激光扫描的体积损失或截面积缩小面积来确定埋入钢筋的锈蚀程度。破损检测虽然精确,但其缺点也显而易见,破损检测的前提是破坏混凝土结构,导致构件和结构提前结束服役状态,这极大地限制了破损检测的广泛应用。无损检测方法是当今研究的热点,其中基于磁场原理的钢筋锈蚀监测方法,中国专利申请号CN110646505A,申请公布日为2020年1月3日,名称为“基于电磁场原理的外置式钢筋锈蚀无损监测传感器及测试方法”和中国专利申请号CN112034035A,申请日为2020年12月4日,名称为“基于电磁场原理的外置式钢筋锈蚀无损监测传感器及测试方法”,两件专利均提供了一种外置于混凝土的钢筋锈蚀监测传感器,用于监测特定混凝土的钢筋锈蚀情况,但实际的混凝土柱尺寸不一,此类传感器只能卡住单一尺寸的钢筋混凝土柱,单个传感器仅对应特定保护层厚度的混凝土钢筋使用,成本较高,不方便携带。综上所述,此专利所涉及的传感器不能即时改变磁芯卡口距离,无法高效卡住每个钢筋混凝土柱用以预测不同情况下的钢筋的锈蚀程度。[0004] 可见,设计一种卡口大小可变、可根据嵌入深度即时改变磁芯卡口距离,能用于测试不同保护层厚度混凝土钢筋锈蚀的传感器至关重要。旨在保障不同混凝土构件和结构在无损的前提下进行检测和监测,应用于检测和监测混凝土中钢筋的锈蚀,具有便捷性、易用性、多功能性等优点,极大提高了不同保护层厚度混凝土钢筋锈蚀检测的效率及其使用价值。发明内容[0005] 为了克服已有钢筋锈蚀无损监测技术的不足,本发明提供了一种操作便捷、功能全面、能够实现外置式钢筋锈蚀监测,尤其涉及应用不同保护层厚度混凝土的钢筋锈蚀监测技术:测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器外置于钢筋混凝土结构之外,以适应不同保护层厚度的钢筋混凝土方柱;可有效检测不同钢筋混凝土方柱边角处单根检测钢筋锈蚀情况,以解决钢筋混凝土材料钢筋锈蚀率的问题。[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:[0007] 一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,包括测距可调磁感应强度监测单元和数据处理单元,所述的测距可调磁感应强度检测单元包括信号发生器、线圈、磁芯体系、第一霍尔传感器和第二霍尔传感器,所述的线圈均匀缠绕在所述的磁芯体系上,所述的线圈两端与信号发生器的信号输入端连接,所述的固定单元夹紧的待测试件中间位置和磁芯卡口中间位置相对应,所述的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器以卡口中心线为轴线对称布置;所述的磁芯体系包括固定磁芯、可滑动磁芯、可滑动磁芯护套和磁铁,。所述可滑动磁芯护套与可滑动磁芯形成一体,所述形成一体可滑动磁芯护套将可滑动磁芯和固定磁芯连接固定,由所述的磁铁把可滑动磁芯与固定磁芯相互吸住。[0008] 进一步,所述的固定磁芯和可滑动磁芯为硅钢材质,所述的可滑动磁芯护套为塑料材质。[0009] 优选的,所述的磁芯体系包括绝缘柄,所述的绝缘柄在固定磁芯的长边端,所述的绝缘柄为橡胶绝缘材料做成的手柄。[0010] 再进一步,所述的可滑动磁芯护套上有预留孔和螺栓,螺栓在预留孔中拧紧固定所述可滑动磁芯护套与可滑动磁芯。[0011] 更进一步,所述的固定磁芯和可滑动磁芯为梯形卡口,可牢固卡在待测试件的边角处,完成对单根待测钢筋锈蚀监测,且可根据嵌入深度即时改变磁芯卡口距离,卡住不同尺寸的钢筋混凝土柱。[0012] 针对传统钢筋锈蚀监测技术的缺陷,本发明提出了一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,尝试对不同保护层厚度混凝土钢筋锈蚀的无损监测技术进行研究。基于磁介质理论,利用未锈蚀钢筋和锈蚀产物磁导率的巨大差异,研制了一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,对不同保护层厚度的钢筋混凝土方柱的钢筋腐蚀过程进行联合监测,该传感器操作简单,真正实现一机多用,具有极高的使用价值和效益。[0013] 本发明的有益效果主要表现在:本方案基于无损检测方法,运用电磁感应技术实现钢筋锈蚀无损监测,仅用单个传感器就能对多种不同保护层厚度混凝土钢筋进行锈蚀监测,从且能够准确地分析钢筋非均匀锈蚀参数。突破了以往单个传感器仅对应特定保护层厚度混凝土钢筋检测的限制,提高了便捷性和使用率;测得的钢筋锈蚀率可应用于钢筋混凝土结构当前服役性能评估和耐久性预测。测试对象可适用于不同尺寸的钢筋混凝土方柱等,具有携带方便、测定速度快、重复使用和稳定性好等优点,可弥补现有设备钢筋锈蚀率测定的不足。附图说明[0014] 图1为本发明的结构示意图。[0015] 图2为本发明的可滑动磁芯1‑1剖面详图。[0016] 图3为原传统的磁感应传感器。[0017] 图4为本发明的可滑动磁芯的卡口宽度增大传感器检测结果图。[0018] 其中,1为磁芯体系、21为第一霍尔传感器、22为第二霍尔传感器、3为线圈、4为待测试件、41为待测钢筋、5为信号发生器、6为数据处理单元、7为绝缘柄、11为固定磁芯、12为可滑动磁芯、13为可滑动磁芯护套、14为磁铁、131为预留孔、132为螺栓。具体实施方式[0019] 下面结合附图对本发明作进一步描述。[0020] 参照图1、图2和图4,一种测距可调的钢筋锈蚀磁感应传感器,包括测距可调磁感应强度监测单元和数据处理单元6;所述的测距可调磁感应强度检测单元包括信号发生器5、线圈3、磁芯体系1、绝缘柄7、第一霍尔传感器21和第二霍尔传感器22;所述的线圈3均匀缠绕在所述的磁芯体系1上,并且所述的线圈3两端与信号发生器5的信号输入端连接;所述的固定单元夹紧的待测试件4中间位置和磁芯卡口中间位置相对应;所述的第一霍尔传感器21和第二霍尔传感器22应以卡口中心线为轴线对称布置;所述的磁芯体系1包括固定磁芯11、可滑动磁芯12、可滑动磁芯护套13和磁铁14,所述可滑动磁芯护套13与可滑动磁芯12形成一体,所述可滑动磁芯护套13将可滑动磁芯12和固定磁芯11连接固定,由所述的磁铁14把可滑动磁芯12与固定磁芯11相互吸住。[0021] 所述的固定磁芯11和可滑动磁芯12为硅钢材质;所述的可滑动磁芯护套13为塑料材质;所述的可滑动磁芯护套13上有预留孔131和螺栓132;所述的绝缘柄7在固定磁芯11的长边端,为橡胶绝缘材料做成的手柄。[0022] 所述的可滑动磁芯12与可滑动磁芯护套13形成一体,所述的可滑动磁芯护套13将可滑动磁芯12和固定磁芯11上下套牢,由所述的螺栓132在预留孔131中拧紧,并由所述的磁铁14把可滑动磁芯12与固定磁芯11相互吸住;[0023] 所述的固定磁芯11和可滑动磁芯12为梯形卡口,可牢固卡在待测试件4的边角处,完成对单根待测钢筋41锈蚀监测,且可根据嵌入深度即时改变磁芯卡口距离,卡住不同尺寸的钢筋混凝土柱。[0024] 本实施例中,通过调节可滑动磁芯12来改变卡口大小,以此来适应不同保护层厚度的钢筋混凝土待测试件4,尝试仅用单个传感器就能对多种不同保护层厚度混凝土钢筋进行锈蚀监测,从且能够准确快速地分析钢筋非均匀锈蚀参数。所述可滑动磁芯12可根据钢筋混凝土试件的保护层厚度来任意调整测距,实现了一机多用;通过第一霍尔传感器21和第二霍尔传感器22,以及与线圈3相连的信号发生器5中获取检测数据,并传出至数据处理单元7,保证了监测的全面性和便捷性,为监测多种不同保护层厚度混凝土钢筋锈蚀提供了一种新的思路;本装置突破了以往单个传感器仅对应特定保护层厚度混凝土钢筋检测的限制,提高了便捷性和使用率。[0025] 以本实施例的磁感应传感器进行测试:分别设计保护层厚度为10mm,20mm,30mm的钢筋混凝土方柱试件,钢筋直径为16mm长度为20cm的HPB300光圆钢筋,混凝土的原材料为:水泥为P.I525级波特兰水泥,砂采用细度模数2.6的河砂,粗骨料采用连续级配的碎石(最大粒径为25mm),水采用自来水,在标准模具中浇筑试件有效截面尺寸为100mm×100mm,钢筋长度为200mm,两侧钢筋突出长度为50mm,试件长度为100mm,浇筑成型后在养护室标准养护28d,以此浇筑的不同保护层厚度钢筋混凝土试件为例对卡口大小变化(调整测距)对磁感应强度的影响做具体说明:[0026] 以前后方向建立x轴,以左右方向建立y轴,以上下方向建立z轴。将待测试件移至传感器磁芯卡口中心,将此时的磁芯卡口中心的三维相对坐标值(x,y,z)定义为(0,0,0)。[0027] 使可滑动磁芯沿着x方向移动,记录霍尔传感器磁感应强度值、x坐标值,其测试数据如图4所示,由测试数据可知当保护层厚度改变,调整可滑动磁芯测距时,对磁感应强度监测值影响很大。[0028] 本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

专利地区:浙江

专利申请日期:2021-08-25

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN113720756B

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