[發明專利]用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統和方法及其使用的傳感器

有效

• 申請號: 201210117329.7
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102749386A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 李宗津;陸有源;湯盛文
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/11;G01N29/34;G01H11/08
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;遲姍

1.一種用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統，其包括：信號發生模塊、發射傳感器和接收傳感器，其中信號發生模塊用于產生信號，該信號作為激勵信號發送給發射傳感器并同時作為觸發信號反饋給處理器，發射傳感器接收到激勵信號后向接收傳感器發射超聲波，接收傳感器接收超聲波后產生檢測信號，并反饋給處理器，其特征在于：所述發射傳感器和接收傳感器是嵌入混凝土結構內部的傳感器。

2.如權利要求1所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統，其特征在于：所述發射傳感器和接收傳感器均是利用水泥基壓電復合材料制作的傳感器。

3.如權利要求1所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統，其特征在于：所述信號發生模塊包括信號發生器和功率放大器，所述信號發生器產生并發送脈沖信號，該功率放大器用于將接收的脈沖信號放大并作為激勵信號發送給發射傳感器。

4.如權利要求3所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統，其特征在于：所述激勵信號是三角形脈沖信號。

5.如權利要求1至3任一項所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統，其特征在于：該系統還包括前置放大器，該前置放大器用于將接收傳感器發出的檢測信號在反饋給處理器之前先進行調制。

6.如權利要求3所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的系統，其特征在于：所述處理器和所述信號發生器置于計算機中。

7.一種用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其包括：

處理器指示信號發生模塊產生信號，該信號作為激勵信號發送給發射傳感器，并同時作為觸發信號反饋給處理器；

發射傳感器接收到激勵信號后向接收傳感器發射超聲波；

接收傳感器將接收到的超聲波轉變為檢測信號并反饋給處理器；

處理器通過比較和分析發送給發射傳感器的激勵信號和接收傳感器反饋的信號獲得混凝土結構的水化監視和損傷檢測相關的信息；

將所述信息與監視目標的暫時狀態緊密相互關聯；

其特征在于：所述發射傳感器和接收傳感器嵌入所述監視目標的混凝土結構中。

8.如權利要求7所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其特征在于：所述發射傳感器與接收傳感器均是利用水泥基壓電復合材料制作的傳感器。

9.如權利要求7所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其特征在于：其中所述信息包括超聲波速度、衰減系數指標和功率譜的信息。

10.如權利要求9所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其特征在于：其中所述的功率譜的信息是時域信號波形的傅里葉變換的估計結果。

11.如權利要求7至10任一項所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其特征在于：所述信號發生模塊包括信號發生器和功率放大器，所述信號發生器產生并發送脈沖信號，該功率放大器將接收的脈沖信號放大并作為激勵信號發送給發射傳感器。

12.如權利要求11所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其特征在于：所述激勵信號是三角形脈沖信號。

13.如權利要求7至10任一項所述的用于混凝土結構的現場水化監視和損傷檢測的方法，其特征在于：接收傳感器將接收到的超聲波轉變為檢測信號后，前置放大器將檢測信號進行調制并反饋給處理器。

14.一種用于權利要求1-6所述的系統和7-13所述的方法的傳感器，其包括：功能核和包覆在功能核外部的絕緣層，其中功能核是水泥基壓電復合材料。

15.如權利要求14所述的傳感器，其特征在于：所述絕緣層是水泥和環氧樹脂的混合物。

16.如權利要求13或14所述的傳感器，其特征在于：所述功能核是圓柱形。

17.如權利要求16所述的傳感器，其特征在于：所述水泥基壓電復合材料是壓電陶瓷顆粒和硅酸鹽水泥的混合物。

18.如權利要求13或14所述的傳感器，其特征在于：所述功能核是立方體形。