專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種土木工程領(lǐng)域技術(shù)的傳感裝置，具體涉及一種無(wú)間斷可 替換埋入式傳感裝置。
技術(shù)背景混凝土埋入式應(yīng)變傳感器和溫度傳感器主要包括光纖傳感器和振弦式傳感 器，其中光纖傳感器己經(jīng)成為發(fā)展的趨勢(shì)。光纖應(yīng)變傳感器由于自身優(yōu)異的性能，已經(jīng)成為傳統(tǒng)電阻應(yīng)變片的替代品，被廣泛應(yīng)用于大型橋梁、大壩、隧道、重要 建筑等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位受力狀況的監(jiān)測(cè)。目前一般光纖應(yīng)變傳感器的穩(wěn)定性和可靠性?xún)H能維持十五年左右，振弦式和 其它類(lèi)型傳感器的壽命則更短，由于鋼筋混凝土的壽命一般大于五十年，因此在 結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，對(duì)傳感器的更換在所難免。但是現(xiàn)在對(duì)傳感器的更換考慮得 較少，迄今沒(méi)有比較合理的傳感器替換技術(shù)。 一旦這些埋入式傳感器因老化喪失 作用，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的很大一部分功能將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2206438.9，提供了一 種埋入混凝土結(jié)構(gòu)的光纖應(yīng)變傳感器，該實(shí)用新型只注重對(duì)傳感器本身的改進(jìn)、 以及對(duì)傳感器的光纖傳輸系統(tǒng)和封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，而沒(méi)有提及與傳感器的替 換裝置?？紤]到傳感裝置的壽命，但僅注重解決了傳感器的保護(hù)和增敏問(wèn)題，而 不考慮傳感裝置的可替換性，那么一旦傳感器達(dá)到使用壽命就喪失了繼續(xù)監(jiān)測(cè)的 能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定監(jiān)測(cè)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種無(wú)間斷可替換埋入式 傳感裝置，使其可以在傳感器老化之后對(duì)其進(jìn)行更換以滿(mǎn)足長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的需要，并 可使對(duì)該處的監(jiān)測(cè)在傳感裝置更換過(guò)程中不中斷。本實(shí)用新型僅適用于結(jié)構(gòu)內(nèi)的 混凝土。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)傳輸光纖、
內(nèi)鋼管、外鋼管、柏油層、傳感器、軟木棒、保護(hù)墊，連接關(guān)系為保護(hù)墊一端 設(shè)有傳感器，傳感器與數(shù)據(jù)傳輸光纖相連，數(shù)據(jù)傳輸光纖置于內(nèi)鋼管內(nèi)部，內(nèi)鋼 管外側(cè)套有外鋼管，外鋼管的外側(cè)設(shè)有柏油層，保護(hù)墊的另一端和軟木棒相連。 所述外鋼管，其外側(cè)帶有四片楞葉，楞葉用于傳熱，并便于在替換時(shí)清除柏油。所述楞葉，楞葉間夾角為90度。所述楞葉，其反向延長(zhǎng)線(xiàn)都應(yīng)通過(guò)外鋼管截面圓心。所述外鋼管，與內(nèi)鋼管同心設(shè)置。所述外鋼管，其直徑比內(nèi)鋼管大。所述保護(hù)墊，用高強(qiáng)度、高耐磨、耐腐蝕的塑料制成，應(yīng)與柏油層半徑相同， 作用是為了防止一側(cè)的操作對(duì)另一側(cè)造成不良影響。所述軟木棒，主要起填充作用，在澆注混凝土后形成孔道，軟木棒直徑應(yīng)與 保護(hù)墊相同。本實(shí)用新型貫穿于混凝土結(jié)構(gòu)，其兩端應(yīng)恰好達(dá)到混凝土外皮。本實(shí)用新型 在混凝土結(jié)構(gòu)中的貫穿距離不能過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)槿绻锥刺L(zhǎng)，操作難度過(guò)大，會(huì)影 響施工效果，而且會(huì)影響結(jié)構(gòu)的工作性能，所以當(dāng)其測(cè)量方向需要很長(zhǎng)的貫穿距 離時(shí)，采用弧形孔洞。本實(shí)用新型具體使用時(shí)，將整個(gè)裝置固定在鋼筋骨架上，裝置的兩端應(yīng)剛好 達(dá)到混凝土模板的內(nèi)表面。然后再澆注混凝土，傳感器可以與混凝土緊密接觸并 協(xié)同工作。當(dāng)要替換本實(shí)用新型傳感裝置時(shí)，在舊傳感器退出工作前，首先挖去保護(hù)墊 一側(cè)的軟木棒，在軟木棒形成的孔道內(nèi)放入新的按照本實(shí)用新型連接關(guān)系連接的 數(shù)據(jù)傳輸光纖、內(nèi)鋼管、外鋼管、柏油層、傳感器(這次柏油層直徑應(yīng)略小于軟 木棒，便于乳膠水泥注入)，用乳膠水泥堵塞縫隙， 一定要保證傳感器與混凝土 通過(guò)水泥砂漿牢固相連。傳感器能夠通過(guò)乳膠水泥與混凝土共同工作，是該結(jié)構(gòu) 能正常工作的一個(gè)主要依據(jù)。待乳膠水泥固化后替換后的傳感器就可以正常工作 了。標(biāo)定替換后的傳感器，使其與原傳感器讀數(shù)相同。則該處的測(cè)量數(shù)據(jù)就可以 采用替換后的傳感器的測(cè)量結(jié)果。然后對(duì)保護(hù)墊另 一側(cè)的傳感結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換。加熱融去(或者用有機(jī)溶液溶去，
可視實(shí)際情況而決定采取何種技術(shù)方案。) 一部分柏油層后，旋轉(zhuǎn)外鋼管，破壞 柏油層與混凝土的連接，便可順利將孔道中的柏油清出。即使不能直接拔出，也 可以通過(guò)外鋼管導(dǎo)熱，加速柏油層的熔化。柏油清出后，將原數(shù)據(jù)傳輸光纖、內(nèi) 鋼管、外鋼管、殘余柏油層扯出，在混凝土內(nèi)重新形成孔道，而舊的傳感器由于 與混凝土固結(jié)所以仍留在混凝土中。然后對(duì)孔道內(nèi)壁進(jìn)行拋毛處理，放入新的按 照本實(shí)用新型連接關(guān)系連接的數(shù)據(jù)傳輸光纖、內(nèi)鋼管、外鋼管、柏油層、傳感器 (這次柏油層直徑應(yīng)略小于替換前的，便于乳膠水泥注入)，用乳膠水泥堵塞縫 隙。待乳膠水泥固化后該傳感器就可以正常工作了。將它的讀數(shù)標(biāo)定為保護(hù)墊另 一側(cè)的傳感器的讀數(shù)，則其測(cè)量結(jié)果就可以作為測(cè)量數(shù)據(jù)讀入。此時(shí)保護(hù)墊另一 側(cè)傳感器可適時(shí)停止工作。如需再次替換，混凝土中的兩個(gè)傳感器可以交替使用，當(dāng)一側(cè)需要替換時(shí)可 以由另一側(cè)傳感器正常工作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷替換傳感器。本實(shí)用新型的有益效果1、在埋入傳感器前進(jìn)行勞動(dòng)量不大的技術(shù)處理， 從而方便地實(shí)現(xiàn)傳感器的替換；2、適用于各種埋入式的混凝土應(yīng)變器；3、和對(duì) 傳感器本身的改進(jìn)相比，本實(shí)用新型原理簡(jiǎn)單、技術(shù)簡(jiǎn)單易行，附屬結(jié)構(gòu)所用材 料價(jià)格低廉且容易獲得；4、可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷監(jiān)測(cè)。更換后，由于使用原有傳感 器的測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)定，因?yàn)樘鎿Q所產(chǎn)生的誤差可以當(dāng)作無(wú)窮小量來(lái)處理，測(cè)量 精度高；5、填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外混凝土埋入式傳感器替換方法方面和無(wú)間斷監(jiān)測(cè)方面 的空白。因?yàn)閭鞲醒b置可以替換，所以實(shí)際上相當(dāng)于延長(zhǎng)了傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)的壽 命，由單個(gè)傳感器的大約15年延長(zhǎng)到等于100年甚至更長(zhǎng)。而混凝土結(jié)構(gòu)本身 的設(shè)計(jì)壽命是50年到100年，所以采用本實(shí)用新型可以將傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)的時(shí) 間延長(zhǎng)到等于或大于混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命。


圖1是本實(shí)用新型埋入前裝置剖面圖 圖2是本實(shí)用新型外鋼管截面圖具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)傳輸光纖1、內(nèi)鋼管2、外鋼管3、柏油層4、傳感器5、保護(hù)墊6、軟木棒7，連接關(guān)系為保護(hù)墊6—端設(shè)有傳感器 5，傳感器5與數(shù)據(jù)傳輸光纖1相連，數(shù)據(jù)傳輸光纖1置于內(nèi)鋼管2內(nèi)部，內(nèi)鋼 管2外側(cè)套有外鋼管3，外鋼管3的外側(cè)設(shè)有柏油層4，保護(hù)墊6的另一端和軟 木棒7相連。所述外鋼管3，其外側(cè)帶有四片楞葉8，楞葉8用于傳熱，并便于在替換時(shí) 清除柏油。所述楞葉8，楞葉8間夾角為90度。所述楞葉8，其反向延長(zhǎng)線(xiàn)都應(yīng)通過(guò)外鋼管3截面圓心。所述外鋼管3，與內(nèi)鋼管2同心設(shè)置。所述外鋼管3，其直徑比內(nèi)鋼管2大2mm。所述柏油層4，其半徑比傳感器5最大截面外接圓半徑大0. 5cm。 所述保護(hù)墊6，用高強(qiáng)度、高耐磨、耐腐蝕的塑料制成，厚約0.5cm，作用 是為了防止一側(cè)的操作對(duì)另 一側(cè)造成不良影響。所述軟木棒7，主要起填充作用，在澆注混凝土后形成孔道。 本實(shí)施例貫穿于混凝土結(jié)構(gòu)，其兩端應(yīng)恰好達(dá)到混凝土外皮。 本實(shí)施例使用時(shí)，在埋入孔洞前，先根據(jù)傳感器5大小確定柏油層4的直徑， 根據(jù)待測(cè)方向混凝土的厚度采取直形孔道，確定數(shù)據(jù)傳輸光纖l、內(nèi)鋼管2、外 鋼管3、柏油層4的長(zhǎng)度和類(lèi)型，制作澆注柏油層4所需的模具，并制作軟木棒 7。將數(shù)據(jù)傳輸光纖1裝入內(nèi)鋼管2，內(nèi)鋼管2外側(cè)再套上外鋼管3，將上述結(jié)構(gòu) 在模具中定位，澆注柏油，形成柏油層4。然后將本實(shí)施例裝置固定在鋼筋骨架 上，澆注混凝土，在這過(guò)程中，尤其要注意振搗時(shí)對(duì)傳感器5的保護(hù)，再對(duì)傳感 器5進(jìn)行標(biāo)定即可正常使用。當(dāng)要替換本實(shí)施例傳感裝置時(shí)，在舊傳感器退出工作前，首先挖去保護(hù)墊6 一側(cè)的軟木棒7，在軟木棒7形成的孔道內(nèi)放入新的按照本實(shí)用新型連接關(guān)系連 接的數(shù)據(jù)傳輸光纖l、內(nèi)鋼管2、外鋼管3、柏油層4、傳感器5 (這次柏油層4 直徑應(yīng)略小于軟木棒7，便于乳膠水泥注入)，用乳膠水泥堵塞縫隙， 一定要保 證替換后的傳感器與混凝土通過(guò)水泥砂漿牢固相連。傳感器能夠通過(guò)乳膠水泥與 混凝土共同工作，是該結(jié)構(gòu)能正常工作的一個(gè)主要依據(jù)。待乳膠水泥固化后替換
后的傳感器就可以正常工作了 。標(biāo)定替換后的傳感器，使其與原傳感器讀數(shù)相同。 則該處的測(cè)量數(shù)據(jù)就可以采用替換后的傳感器的測(cè)量結(jié)果。然后對(duì)保護(hù)墊6另一側(cè)的傳感結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換。加熱融去(或者用有機(jī)溶液溶 去，可視實(shí)際情況而決定采取何種技術(shù)方案)一部分柏油層4后，旋轉(zhuǎn)外鋼管3， 破壞柏油層4與混凝土的連接，便可順利將孔道中的柏油清出。即使不能直接拔 出，也可以通過(guò)外鋼管3導(dǎo)熱，加速柏油層4的熔化。柏油清出后，將原數(shù)據(jù)傳 輸光纖l、內(nèi)鋼管2、外鋼管3、柏油層4扯出，在混凝土內(nèi)重新形成孔道，而 舊的傳感器5由于與混凝土固結(jié)所以仍留在混凝土中，然后對(duì)孔道內(nèi)壁進(jìn)行拋毛 處理，放入新的按照本實(shí)用新型連接關(guān)系連接的數(shù)據(jù)傳輸光纖l、內(nèi)鋼管2、外 鋼管3、柏油層4、傳感器5 (這次柏油層直徑應(yīng)略小于替換前的，便于乳膠水 泥注入)，用乳膠水泥堵塞縫隙。待乳膠水泥固化后替換后傳感器5就可以正常 工作了。將替換后的讀數(shù)標(biāo)定為保護(hù)墊6另一側(cè)的傳感器5的讀數(shù)，則其測(cè)量結(jié) 果就可以作為測(cè)量數(shù)據(jù)讀入。此時(shí)保護(hù)墊6另一側(cè)傳感器5可適時(shí)停止工作。如需再次替換，混凝土中的兩個(gè)傳感器可以交替使用，當(dāng)一側(cè)需要替換時(shí)可 以由另 一側(cè)傳感器正常工作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷替換傳感器。
權(quán)利要求1.一種無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，包括數(shù)據(jù)傳輸光纖、傳感器，其特征在于，還包括內(nèi)鋼管、外鋼管、柏油層、保護(hù)墊、軟木棒，連接關(guān)系為保護(hù)墊一端設(shè)有傳感器，傳感器與數(shù)據(jù)傳輸光纖相連，數(shù)據(jù)傳輸光纖設(shè)置于內(nèi)鋼管內(nèi)部，內(nèi)鋼管外側(cè)套有外鋼管，外鋼管的外側(cè)設(shè)有柏油層，保護(hù)墊的另一端和軟木棒相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是，所述 柏油層，其半徑比傳感器最大截面外接圓半徑大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是， 所述柏油層，其半徑比傳感器最大截面外接圓半徑大0. 5cm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是，所述 外鋼管，其外側(cè)帶有四片楞葉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是，所述 楞葉，楞葉間夾角為90度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是， 所述楞葉，其反向延長(zhǎng)線(xiàn)都應(yīng)通過(guò)外鋼管截面圓心。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是，所述 外鋼管與內(nèi)鋼管同心設(shè)置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是， 所述外鋼管，其直徑比內(nèi)鋼管大。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是，所述 外鋼管，其直徑比內(nèi)鋼管大2mra。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，其特征是，所述 保護(hù)墊，其厚度為0.5cm。
專(zhuān)利摘要一種土木工程領(lǐng)域技術(shù)的無(wú)間斷可替換埋入式傳感裝置，本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)傳輸光纖、內(nèi)鋼管、外鋼管、柏油層、傳感器、軟木棒、保護(hù)墊。連接關(guān)系為保護(hù)墊一端設(shè)有傳感器，傳感器與數(shù)據(jù)傳輸光纖相連，數(shù)據(jù)傳輸光纖置于內(nèi)鋼管內(nèi)部，內(nèi)鋼管外側(cè)套有外鋼管，外鋼管的外側(cè)設(shè)有柏油層，保護(hù)墊的另一端和軟木棒相連。本實(shí)用新型主要解決混凝土埋入式傳感器不可替換和替換傳感器過(guò)程中有中斷的問(wèn)題，與對(duì)傳感器本身的改進(jìn)相比，本實(shí)用新型降低成本、原理簡(jiǎn)單、技術(shù)簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)G01D5/353GK201053878SQ20072007259
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者方從啟, 程書(shū)劍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)