[發明專利]一種三維ECT傳感器

在審

• 申請號: 202010741762.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111721816A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張鵬;王文濤;趙凱月;于子浩;高凱凱;趙鐵軍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N27/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

1.一種三維ECT傳感器，其特征在于主體結構包括注水管、絕緣層、保護層、電極板、電極引線、夾具、底板、立桿、通孔、螺母、螺桿和鋼板；混凝土試件的頂面與注水管連接，混凝土試件的側面和底面均包覆有絕緣層，絕緣層的外部設置有保護層，絕緣層與保護層之間設置有電極板，電極板與電極引線連接，側面的保護層的外圍設置有夾具，保護層的兩個相鄰側面與夾具接觸，保護層的另外兩個相鄰側面與夾具之間留有空隙，底面的保護層與底板連接，夾具的兩端通過設置在底板上的立桿固定，與保護層之間留有空隙的夾具上開設有通孔，通孔內設置有螺母，螺桿穿過螺母將鋼板固定于保護層的外部。

2.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于混凝土試件是長度為10cm，寬度為10cm，高度為15cm的長方體結構，混凝土試件與注水管通過硅酮膠粘貼式連接，注水管是直徑為4cm，高度為15cm的無底面塑料量筒，采用硅酮膠填縫，注水管上印有刻度線。

3.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于絕緣層為透明的有機玻璃板，側面的絕緣層的長度為10cm，寬度為15cm，厚度為2mm，底面的絕緣層的長度為10cm，寬度為10cm，厚度為2mm，與混凝土試件貼合。

4.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于保護層是厚度為5mm的泡沫雙面膠帶，能夠降低電極板與夾具之間的雜散電容，固定電極引線的同時保護電極板不受磨損。

5.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于電極板是長度為4.5cm，寬度為4.5cm，厚度為0.1mm的銅箔片，電極板之間的間距為2mm，電極板距離絕緣層的邊緣的距離為4mm。

6.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于電極引線是直徑為3mm的RG316鍍銀射頻同軸電纜。

7.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于夾具是厚度為1mm的不銹鋼板；底板是長度為15cm，寬度為15cm，厚度為1mm的鋼板。

8.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于立桿是長度為1cm，寬度為1cm，高度為15cm的不銹鋼桿；通孔的直徑為6mm；螺母是內徑為6mm的六角螺母。

9.根據權利要求1所述的三維ECT傳感器，其特征在于螺桿的長度為5cm，根據混凝土試件的大小進行調節；鋼板的長度為10cm，寬度為14.5cm，厚度為1mm，用于貼合電極板。

10.根據權利要求1-9中任一項所述的三維ECT傳感器，其特征在于監測混凝土構件內部水分傳輸的工藝過程是：

一、制備兩塊混凝土試件，放置于標準養護室養護28d，取出后置于溫度為105℃的鼓風干燥箱中干燥至恒重，將其中一塊混凝土試件置于真空飽水儀中飽水22小時制成飽和度為100％的飽水試件，密封靜置；

二、將電極引線與32電極高速三維電容層析成像系統的1-24端口相連接，再將32電極高速三維電容層析成像系統和數據采集系統分別與成像計算機相連接，組成三維ECT系統；

三、將貼附保護層和電極板的兩片絕緣層粘貼于夾具的內壁，兩片絕緣層貼于鋼板的內側，一片絕緣層貼于底板的內側，將干燥的混凝土試件置于絕緣層圍合的框架內，旋轉螺桿以夾緊混凝土試件、絕緣層、保護層和電極板，打開電源開關，測量干燥混凝土試件的各電極板之間的電容值；

四、反方向旋轉螺桿，取出干燥混凝土試件，將飽水試件置于絕緣層圍合的框架內夾緊并固定，重復步驟三，測量飽水試件各電極板之間的電容值，得到最大電容值與最小電容值；

五、再次將干燥混凝土試件置于絕緣層圍合的框架內夾緊并固定，在混凝土試件的頂面粘貼注水管，向注水管內加入50ml去離子水，通過三維ECT系統采集水分逐步滲入混凝土試件的過程中電容信號的變化；

六、采集到的電容信號傳輸到成像計算機后，采用Matlab和Origin軟件進行數據處理，重建出水分隨時間發展進入混凝土試件的三維圖像，得到水分進入混凝土試件的定量信息，實現無損可視化混凝土試件內部介質傳輸過程，以探究介質傳輸規律。