一種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，屬于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。該壓電陶瓷圓環(huán)傳感器包括壓電陶瓷圓環(huán)、防水防電涂層、電磁屏蔽涂層、水泥砂漿保護(hù)層和導(dǎo)線。使用該壓電陶瓷圓環(huán)傳感器發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)力波，利用接收到的信號(hào)能量的變化可以實(shí)現(xiàn)對管狀混凝土結(jié)構(gòu)灌漿質(zhì)量的監(jiān)測，也可實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部混凝土與外包層之間剝離情況的監(jiān)測，進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)使用性能。本發(fā)明適用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)施工過程監(jiān)測以及服役過程中的健康監(jiān)測，裝置本身構(gòu)造簡單，易于批量化生產(chǎn)，與混凝土材料相容性好，能夠?qū)崿F(xiàn)軸向和徑向雙方向的信號(hào)的激勵(lì)與采集，適用性強(qiáng)，為工程上對管狀混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程和服役過程監(jiān)測提供了一種傳感器。
【專利說明】
一種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，適用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，屬于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程結(jié)構(gòu)中混凝土材料由于具有抗壓強(qiáng)度大、價(jià)格低廉和便于澆筑成形等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。但是混凝土結(jié)構(gòu)自身具有施工質(zhì)量控制較難、容易開裂等缺點(diǎn)，所以對于混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量監(jiān)測和服役過程的監(jiān)測很重要。在混凝土結(jié)構(gòu)中，管狀混凝土主要有:鋼管混凝土、后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿混凝土等形式。
[0003]從實(shí)際工程來看，管狀混凝土結(jié)構(gòu)在施工和使用過程中出現(xiàn)的主要問題有:混凝土灌漿密實(shí)性較差、內(nèi)部混凝土與外包層之間出現(xiàn)剝離等問題。由于在管狀混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土隱藏在外包層的內(nèi)部，所以當(dāng)內(nèi)部混凝土出現(xiàn)問題時(shí)是很難直接觀察到的。所以需要采取一定的措施去監(jiān)測內(nèi)部混凝土的施工質(zhì)量和服役過程中的使用性能。
[0004]目前對管狀混凝土的監(jiān)測傳感器主要有:光纖光柵、智能骨料和超聲探頭等。
[0005]由于壓電陶瓷材料具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，既可作為傳感器又可作為作動(dòng)器，所以在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是由于普通壓電陶瓷片和智能骨料多為d33和dl5模式，只能在單一方向激勵(lì)和采集信號(hào)，并且發(fā)射功率較小，限制了其在不同形式的土木工程結(jié)構(gòu)中的使用。本發(fā)明充分利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，開發(fā)了一種可沿軸向和徑向雙方向激勵(lì)和采集信號(hào)的大功率壓電陶瓷圓環(huán)傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了使壓電陶瓷材料能夠更好地適應(yīng)不同形式的混凝土結(jié)構(gòu)，本發(fā)明開發(fā)了一種可用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，克服了傳統(tǒng)壓電陶瓷片和智能骨料只能在單一方向激勵(lì)和采集信號(hào)的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)沿壓電陶瓷圓環(huán)傳感器的軸向和徑向雙方向?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的激勵(lì)和采集，既可應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)主動(dòng)健康監(jiān)測又可應(yīng)用于被動(dòng)健康監(jiān)測。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0008]—種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，包括壓電陶瓷圓環(huán)1、防水防電涂層2、電磁屏蔽涂層3、水泥砂漿保護(hù)層4和導(dǎo)線5，在壓電陶瓷圓環(huán)I的正負(fù)極焊接導(dǎo)線5，在焊接有導(dǎo)線5的壓電陶瓷圓環(huán)I表面涂敷一層防水防電涂層2，在防水防電涂層2外表面涂敷電磁屏蔽涂層3，在電磁屏蔽涂層3外澆筑水泥砂漿保護(hù)層4即形成用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010](I)結(jié)構(gòu)形式簡單，可以標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，生產(chǎn)質(zhì)量容易控制。
[0011](2)采用水泥砂漿作為保護(hù)層，與混凝土材料具有很好地相容性，不會(huì)改變原有結(jié)構(gòu)性質(zhì)。
[0012](3)方便制成各種不同尺寸，功率大，可以使應(yīng)力波信號(hào)傳播的更遠(yuǎn)，適用性更強(qiáng)。
[0013](4)能夠沿軸向和徑向激勵(lì)和采集信號(hào)，既可用于結(jié)構(gòu)主動(dòng)健康監(jiān)測又可用于結(jié)構(gòu)被動(dòng)健康監(jiān)測。
[0014](5)布置方便，可以充分利用原有結(jié)構(gòu)的組成部分進(jìn)行布置，具有廣闊的應(yīng)用的前景。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器立體剖面視圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器橫剖視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器縱剖視圖。
[0018]圖中:I壓電陶瓷圓環(huán);2防水防電涂層;3電磁屏蔽涂層;4水泥砂漿保護(hù)層;5導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0019]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】。
[0020]本發(fā)明提供了一種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，具體如下:
[0021]根據(jù)實(shí)際工程需要選取不同尺寸、規(guī)格的壓電陶瓷圓環(huán)I，在壓電陶瓷圓環(huán)I的正負(fù)極焊接導(dǎo)線5;在焊接完導(dǎo)線5的壓電陶瓷圓環(huán)I表面涂敷一層防水防電涂層2，涂敷防水防電涂層2的目的為了保證焊接完導(dǎo)線5的壓電陶瓷圓環(huán)I的防水性和絕緣性;待防水防電涂層2完全風(fēng)干后再在外表面涂敷電磁屏蔽涂層3，做到電磁屏蔽;待電磁屏蔽涂層3風(fēng)干后將經(jīng)過以上工序處理的壓電陶瓷圓環(huán)I放入模具中澆筑一定厚度的水泥砂漿4，澆筑水泥砂漿4的目的是保護(hù)內(nèi)部壓電陶瓷圓環(huán)I，防止其破碎并保持與混凝土結(jié)構(gòu)良好的相容性，不影響原結(jié)構(gòu)性能。
[0022]使用時(shí)將本發(fā)明安裝在使用結(jié)構(gòu)的合理位置，例如在后張法橋梁預(yù)應(yīng)力孔道結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測中可以將此傳感器串在預(yù)應(yīng)力鋼筋上。通過合理的布設(shè)方式，可以實(shí)現(xiàn)管狀混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量監(jiān)測(例如，后張法預(yù)應(yīng)力孔道和鋼管混凝土灌漿密實(shí)度的監(jiān)測)，也可以實(shí)現(xiàn)管狀混凝土結(jié)構(gòu)服役性能的健康監(jiān)測(例如，鋼管混凝土內(nèi)部混凝土與外壁鋼管之間的剝離情況的監(jiān)測)。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):功率大、與混凝土結(jié)構(gòu)相容性好，可以實(shí)現(xiàn)軸向和徑向雙方向的信號(hào)激勵(lì)與采集。此外，針對具體工程實(shí)際，可以選取不同尺寸、不同規(guī)格的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，以適應(yīng)工程需要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于管狀混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電陶瓷圓環(huán)傳感器，其特征在于，該壓電陶瓷圓環(huán)傳感器包括壓電陶瓷圓環(huán)、防水防電涂層、電磁屏蔽涂層、水泥砂漿保護(hù)層和導(dǎo)線，在壓電陶瓷圓環(huán)的正負(fù)極焊接導(dǎo)線，在焊接有導(dǎo)線的壓電陶瓷圓環(huán)表面涂敷一層防水防電涂層，在防水防電涂層外表面涂敷電磁屏蔽涂層，在電磁屏蔽涂層外澆筑水泥砂漿保護(hù)層即形成壓電陶瓷圓環(huán)傳感器。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK105911100SQ201610429127
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】田振, 宋鋼兵, 李宏男, 霍林生
【申請人】大連理工大學(xué)