[發明專利]機敏混凝土結構的應力、應變信號的無線采集方法及裝置

無效

• 申請號: 200710072359.X
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101071114A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 韓寶國;喻言;歐進萍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01L1/18;G01B7/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 王吉東

技術領域

本發明涉及一種混凝土結構的應力、應變的測量方法及裝置。

背景技術

1989年，美國D.D.L.Chung教授發現傳統的水泥基材料摻入短切碳纖維后，所制成的碳纖維水泥基復合材料在荷載的作用下，體積電阻會產生有規律的變化，因此碳纖維水泥基材料能夠通過電阻率的變化感知自身的應力、應變和損傷，即具有壓敏性。其它功能組分，如碳黑、石墨以及納米粒子等與水泥基材料復合，或者這些功能組分中的某幾種與水泥基材料復合也同樣具有這種壓敏特性。由于機敏水泥基材料具有感知靈敏度高、耐久性好、造價低等特點，利用其既可開發傳感器制品，也可發展結構與自感知功能一體化的本征機敏結構。因此在混凝土結構的應力、應變、鋼筋銹蝕監測，車輛稱重，交通測速等領域均有著廣泛的應用前景。

傳統的電學信號采集傳輸，主要采用的是“有線”方式來實現，盡管這種采集傳輸方式具有采集信號準確、抗干擾性好等特點，但是利用“有線”采集傳輸方式，布線量大、采集精度受布線長度的影響、安裝和維護費用高、可靠性差，甚至在一些結構中無法實現布線。

發明內容

為了解決現有的混凝土結構的應力和應變的測量中存在的布線量大、采集精度受布線長度的影響、安裝和維護費用高、可靠性差的問題，本發明提供了一種機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法及裝置。

本發明的機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法，是步驟一、在機敏混凝土結構中需要測量的位置埋設一個電極組；步驟二、對步驟一中所述電極組的極間電位差信號進行采集、處理；步驟三、將步驟二中獲得的電位差信號轉換成數字信號；步驟四、將步驟三中獲得的數字信號通過無線模塊發送出去。

實現本發明的機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法的裝置包括電極組、采樣電路、測量電路、模數轉換電路、微處理模塊和無線模塊，所述電極組包括兩個電極，所述電極組中的兩個電極分離固定在被測量的機敏混凝土結構中，所述電極組中的兩個電極分別和采樣電路的兩個信號輸入端連接，采樣電路的信號輸出端和測量電路的信號輸入端連接，測量電路的信號輸出端和模數轉換電路的模擬信號輸入端連接，模數轉換電路的數字信號輸出端和控制信號輸入端分別與微處理模塊的數字信號輸入端和控制信號輸出端連接，微處理模塊的串行通信口與無線模塊的數據輸出/輸入端口連接。

本發明的機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法，可以應用于對機敏混凝土材料、傳感器制品的性能測試，或對工程中由機敏混凝土材料、傳感器制品構成的結構的應力、應變信號的無線采集、傳輸。本發明能夠克服現有信號采集傳輸方法中的布線量大、采集傳輸精度受布線長度的影響、安裝和維護費用高、可靠性差等缺點。本發明的機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法，應用現有成熟的電路模塊就能實現，可靠性高，現場安裝方便，尤其是用于一些無法實現布線混凝土結構中，適合在實際工程中應用推廣。

附圖說明

圖1是具體實施方式三所述的本發明的結構示意圖；圖2是具體實施方式四所述的本發明的結構示意圖；圖3是具體實施方式五所述的本發明的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法，它的具體步驟為：

步驟一、在機敏混凝土結構中需要測量的位置埋設一個電極組；

步驟二、對步驟一中所述電極組的極間電位差信號進行采集、處理；

步驟三、將步驟二中獲得的電位差信號轉換成數字信號；

步驟四、將步驟三中獲得的數字信號通過無線模塊發送出去。

在步驟一中，電極的埋設方法是在機敏混凝土結構澆鑄的時候，直接將電極放置在需要測量的位置，并在機敏混凝土結構外部預留出接線端。

本實施方式中所述的機敏混凝土結構中包括體積摻量為0.05％-10％的短切碳纖維、0.5％-20％的碳纖維粉、5％-20％的碳黑、10％-70％的鋼渣，一種單摻或幾種復摻。

在步驟一中所述的電極組由兩個電極或四個電極組成。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一所述的機敏混凝土結構的應力、應變的無線測量方法的區別在于，步驟三或者四是在接收到無線模塊發送的數據采集命令之后，才開始執行的。

本實施方式中的數據采集是受無線模塊發送的命令進行控制的，即當外界需要對測量點的信息進行測量時候或者需要采集數據的時候，才開始測量或傳輸數據，這樣，可以根據實際需求，不定時地對數據進行傳遞，可以節省系統的工作用電。