一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器，適用于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿密實(shí)度的檢驗(yàn)，屬于土木工程領(lǐng)域。本發(fā)明包括，焊接導(dǎo)線的兩個(gè)圓環(huán)形壓電陶瓷片、環(huán)氧樹脂保護(hù)層、屏蔽涂料層和水泥外包層組成。具體來說，當(dāng)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中孔道灌漿高度發(fā)生變化時(shí)，傳感器中兩個(gè)環(huán)形壓電陶瓷片之間電信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，可以反映出孔道內(nèi)灌漿質(zhì)量的好壞，由于本發(fā)明是環(huán)形結(jié)構(gòu)，可以直接套在預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線上，本發(fā)明適用于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿密實(shí)度的檢驗(yàn)。且該傳感器本身材料廉價(jià)、構(gòu)造簡單、安裝方便，為工程上后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿密實(shí)度的檢驗(yàn)提供了一種簡便可行的方法。
【專利說明】
一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器，適用于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿密實(shí)度的檢驗(yàn)，屬于土木工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)因其顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢在大型橋梁中得到廣泛應(yīng)用。而后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性能必須建立在預(yù)應(yīng)力鋼筋與結(jié)構(gòu)混凝土粘結(jié)完好的條件之上。因此，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿質(zhì)量越來越受到人們的重視。
[0003]壓電陶瓷作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的功能型陶瓷材料，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。它的正壓電效應(yīng)是指，壓電元件在機(jī)械應(yīng)力的作用下，內(nèi)部的正負(fù)電荷中心會(huì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，產(chǎn)生極化，導(dǎo)致壓電單元兩端表面出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，且電荷密度與外力成比例。逆壓電效應(yīng)是指，在給壓電元件施加電場時(shí)，其內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移而被極化，導(dǎo)致壓電元件產(chǎn)生變形。本發(fā)明充分利用了壓電陶瓷的正壓電與逆壓電效應(yīng)。
[0004]對(duì)于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)留孔道這樣的隱蔽結(jié)構(gòu)而言，傳統(tǒng)檢測方法需要人工使用檢測儀器，從混凝土結(jié)構(gòu)外部逐點(diǎn)的去檢測孔道灌漿的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)不了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，而且檢測過程往往具有一定的危險(xiǎn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種可以方便安裝、無需保護(hù)、且能提供實(shí)時(shí)在線監(jiān)測后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿質(zhì)量的一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器。
[0006]由于壓電陶瓷本身材料的限制，非常容易遭到破壞。而將壓電陶瓷封裝在耐久性好的材料中，這樣被封裝的壓電陶瓷傳感器就可以像混凝土中的砂石骨料一樣，直接放入混凝土結(jié)構(gòu)中，便形成了智能骨料。
[0007]本發(fā)明中所提出的一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)形式的智能骨料，內(nèi)部具有兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)，一個(gè)作為發(fā)射器，一個(gè)作為接收器，隨著孔道灌漿高度的不斷提升，接收信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，通過分析信號(hào)的改變量可以判斷出孔道灌漿的質(zhì)量好壞。且本發(fā)明中所提出的一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，可以直接套在預(yù)應(yīng)力鋼筋上，安裝方便。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0009]—種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器，包括環(huán)形壓電陶瓷片1、環(huán)氧樹脂填充保護(hù)層2、屏蔽涂料層3、水泥保護(hù)層4、導(dǎo)線5和卡扣配合型連接器(BNC)6;導(dǎo)線5焊接在環(huán)形壓電陶瓷片I的正負(fù)極，在兩個(gè)環(huán)形壓電陶瓷片I的內(nèi)環(huán)和外環(huán)表面依次設(shè)有環(huán)氧樹脂填充保護(hù)層2、屏蔽涂料層3和水泥保護(hù)層4;兩個(gè)被保護(hù)環(huán)形壓電陶瓷片I通過水泥保護(hù)層4連接固定;卡扣配合型連接器(BNC)6與導(dǎo)線5連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
[0011]1、此裝置內(nèi)置兩個(gè)圓環(huán)形壓電陶瓷片，利用電信號(hào)改變量與灌漿高度之間的關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)使用一個(gè)傳感器完成孔道灌漿質(zhì)量的檢測。
[0012]2、本裝置充分利用后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土孔道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將傳感器設(shè)計(jì)成雙壓電圓環(huán)結(jié)構(gòu)，可以直接套在預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線上，方便安裝。
[0013]3、本裝置結(jié)構(gòu)簡單，材料廉價(jià)，制作與安裝方便，且無需額外保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)孔道灌漿質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測，具有很大的市場和應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明整體實(shí)物示意圖。
[00?5]圖2是本發(fā)明的xy剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明圖2的a_a截面面圖。
[0017]圖4是本發(fā)明圖2的b-b截面剖面圖。
[0018]圖5是傳感器安裝位置示意圖。
[0019]圖中:I環(huán)形壓電陶瓷片；2環(huán)氧樹脂填充保護(hù)層;3屏蔽涂料層;4水泥保護(hù)層;5導(dǎo)線；6卡扣配合型連接器(BNC) ;7套管;8預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線；9埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]本發(fā)明提供了一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器，可以實(shí)現(xiàn)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿質(zhì)量的檢測，【具體實(shí)施方式】如下:
[0022]首先，將導(dǎo)線5焊接在環(huán)形壓電陶瓷片I的正負(fù)極。在焊好導(dǎo)線的環(huán)形壓電陶瓷片外表面首先涂覆環(huán)氧樹脂填充保護(hù)層2，起到絕緣正負(fù)極，防止壓電片短路的作用。待環(huán)氧樹脂保護(hù)層2完全風(fēng)干后，涂覆屏蔽涂料層3，可以一定程度上提高接收電信號(hào)的信噪比。將處理好的兩個(gè)壓電陶瓷環(huán)放入模具中，用尼龍線固定，使用水泥漿填充模具，待水泥漿凝固以后，形成水泥保護(hù)層4，使用萬用表檢測傳感器是否短路。最后，將卡扣配合型連接器(BNC)6與導(dǎo)線5連接，再次使用萬用表檢測傳感器是否短路。
[0023]使用時(shí)將本發(fā)明一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器9直接套在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線8上，通過傳感器發(fā)射接收信號(hào)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)于套管7中灌漿質(zhì)量的監(jiān)測。
[0024]這里有兩點(diǎn)需要注意:第一，是關(guān)于圓環(huán)壓電陶瓷片的選擇，要根據(jù)被檢測孔道中預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線的大小與圓環(huán)內(nèi)部水泥保護(hù)層厚度來合理選擇，保證封裝完成的傳感器能夠套在預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線上。第二，是關(guān)于水泥保護(hù)層，水泥型號(hào)的選擇，應(yīng)盡量選擇與灌漿材料相同的水泥材料，保證了埋入的傳感器與灌漿液接觸良好。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):傳感器內(nèi)部擁有兩個(gè)壓電陶瓷片，可以實(shí)現(xiàn)利用單一傳感器完成孔道灌漿質(zhì)量的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，材料廉價(jià)，工藝簡單，將會(huì)廣泛應(yīng)用于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道灌漿質(zhì)量的檢驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器，其特征在于，埋藏式環(huán)狀壓電陶瓷傳感器包括環(huán)形壓電陶瓷片、環(huán)氧樹脂填充保護(hù)層、屏蔽涂料層、水泥保護(hù)層、導(dǎo)線和卡扣配合型連接器；導(dǎo)線焊接在環(huán)形壓電陶瓷片的正負(fù)極，在兩個(gè)環(huán)形壓電陶瓷片的內(nèi)環(huán)和外環(huán)表面依次設(shè)有環(huán)氧樹脂填充保護(hù)層、屏蔽涂料層和水泥保護(hù)層;兩個(gè)被保護(hù)的環(huán)形壓電陶瓷片通過水泥保護(hù)層連接固定;卡扣配合型連接器與導(dǎo)線連接。
【文檔編號(hào)】G01N29/04GK105866249SQ201610326533
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】高偉航, 宋鋼兵, 李宏男, 霍林生
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)