專利名稱：混凝土內含水率測定儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測定儀，特別涉及混凝土內含水率測定儀。
背景技術：
混凝土內含水率的高低直接主導著其使用壽命和耐久性，如何準確地測定混凝土內含水率變化規律對研究混凝土結構工程耐久性及其預測使用壽命具有重要意義。傳統做法是通過稱量樣品重量變化間接獲取混凝土內含水率(重量差法)，部分研究人員利用濕度傳感器通過建立飽和度和相對濕度間的聯系來間接獲取混凝土內含水率，還有專家通過測定混凝土內電阻率變化也衡量混凝土內含水率。然而，上述方法存在一定程度的不足，如重量差法測試過程中需將混凝土從構件上取樣、烘干、稱重，進而獲取混凝土內含水率；該法屬于破壞性試驗，且存在不同部位或深度處混凝土取樣精度差、實時性和動態觀測不足等問題。濕度傳感器價格昂貴，混凝土內的高濕度和高堿度環境會降低其測試精度，長期使用出現較大的漂移現象，并且濕度傳感器也面臨著埋設時易被混凝土污染等問題，苛刻的使用環境條件(如極端溫度和濕度，高堿度混凝土等)限制了其使用范圍；此外，因不同季節、地區的混凝土內不同深度或部位含水率也存在較大差異，若采用現有做法監測混凝土內含水率變化規律也會面臨許多問題。有鑒于現有混凝土內含水率測定法的不足，有必要開發適宜的混凝土內含水率測定儀。

發明內容
為了彌補現有測試方法與儀器在實時、動態和無損地監測混凝土內含水率變化方面的不足，本發明提供了混凝土內含水率測定儀，基于電磁感應原理，埋設、澆筑于混凝土內，可用于長期實時監測混凝土內不同部位和深度區域含水率變化。為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，混凝土內含水率測定儀，其特征在于，混凝土內含水率測定儀包括電源、電壓測試儀、數據盒、工作芯筒和數據輸出裝置，工作芯筒通過二芯電纜連接電源，工作芯筒利用五芯電纜連接電壓測試儀，數據盒一端通過數據線連接數據輸出裝置，數據盒另一端通過數據線連接電壓測試儀。本發明基于電磁感應原理，利用螺線管接通電源時，其內部交流電會在其周圍產生變化的電磁場，而感應線圈內則會出現感應電動勢，因混凝土內含水率不同會導致相應的磁導率存在差別，從而引起磁場強度的變化，這種變化可利用電壓測試儀通過檢測感應線圈產生的感應電動勢來判定，利用預先建立混凝土內不同含水率與感應電動勢間的關系，并將其存儲于數據盒內；測試過程中，通過電壓測試儀將測定的數據傳輸給數據盒，數據盒內利用已建立的相應關系，即可間接獲得不同條件下混凝土內含水率，最終由顯示器輸出。實施時，需將其埋設、澆筑于混凝土內待測部位，接通電源，即可測試混凝土內含水率。本發明具有實時、穩定性好、使用范圍局限性小、無損、非接觸和構造新穎等優點，彌補了現有測定方法和設備的不足，其應用前景廣泛。本發明的特征還在于所述的電源為不同頻率和強弱的交流電的電源，是整個裝置的供電系統。本發明的特征還在于所述的電壓測試儀為高精度交流電壓測試儀，其作用是可測定感應線圈產生的感應電動勢，并向數據盒傳輸所測數據。本發明的特征還在于所述的數據盒可通過數據線連接電壓測試儀，并可將所測電壓轉化為相應的數據。本發明的特征還在于所述的數據盒可通過數據線連接電壓測試儀，并通過數據線連接數據輸出裝置，利用存儲的感應電動勢與濕度間的相應關系進行轉化，實現數據結果輸出。本發明的特征還在于所述的數據輸出裝置可為觸屏或非觸屏數顯式顯示器，也可為連接各類數據存儲處理器的各種輸出接口或端口，是整個體系的輸出終端。本發明的特征還在于所述的工作芯筒包括絕緣筒，絕緣筒內包裹有螺線管和感應線圈，感應線圈設置在螺線管的螺紋內，感應線圈上設置有感應線圈中部接頭，絕緣筒內的感應線圈內引出有二芯電纜和五芯電纜。二芯電纜和五芯電纜分別從感應線圈中部接頭上引出。螺線管兩端部通過二芯電纜連接電源；感應線圈的兩端部分別與五芯電纜的兩芯線連接，而其中部接頭亦與五芯電纜的兩芯線連接，這樣可獲取混凝土內不同深度區域內含水率。螺線管、感應線圈、二芯電纜和五芯電纜均由絕緣筒采用澆筑或擠壓工藝成型為一體；工程使用中可預先將其埋設、澆筑于混凝土內待測部位。實施時，通過二芯電纜連接螺線管和電源，利用螺線管接通電源時，其內部瞬變的交流電會在其周圍產生變化電磁場，相應的感應線圈會產生感應電動勢，因混凝土內含水率不同導致相應的磁導率存在差別，這種差異可利用電壓測試儀來檢測感應線圈產生的感應電動勢進行表征，利用含水率與感應電動勢間的相應關系，即可間接獲得混凝土內含水率。本發明基于電磁場理念提出，結構簡單、新穎，彌補了傳統測試方法和儀器的不足，可對混凝土內不同深度和部位的含水率進行實時、無損和精確地測定。本發明的特征還在于所述的絕緣筒為非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，采用擠壓或澆筑成型方式將螺線管、感應線圈、五芯電纜和二芯電纜集為一體。本發明的特征還在于所述的螺線管為漆包線圈，其通過二芯電纜連接電源以產生變化電磁場，是整個系統的激發部件。本發明的特征還在于所述的感應線圈為漆包線圈，其端部和中部分別連接五芯電纜中的一芯線，起產生感應電動勢作用，是整個系統的響應部件。本發明的特征還在于所述的五芯電纜為銅類、銀類良導電性能的金屬材料和絕緣膠皮制成，其兩芯線分別與感應線圈兩端頭連接，另一芯線用于接零保護，剩余兩芯分別連接感應線圈中部接頭。本發明的有益效果是:1、本發明基于電磁感應原理提出，具有實時、動態、無損傷和新穎等優點，彌補了現有混凝土內含水率測定方法和裝置的不足。2、采用本發明可長期測定不同環境條件下混凝土內不同深度、部位處含水率變化，且裝置構造簡單、性價比高且易于操作。3、可根據混凝土結構工程需求將本發明埋設、澆筑于混凝土內待測部位，可適用于水下、大氣或地下等場所混凝土結構，能有效排除外界環境因素對測試裝置的影響，進而測定特定環境條件下混凝土內含水率變化。


圖1為本發明混凝土內含水率測定儀的平面示意圖；圖2為本發明混凝土內含水率測定儀的工作芯筒結構剖面圖；圖3為本發明混凝土內含水率測定儀的感應線圈結構示意圖；其中I為電源，2為電壓測試儀，3為工作芯筒，4為數據盒，5為數據輸出裝置，6為絕緣筒，7為數據線，8為二芯電纜，9為五芯電纜，10為螺線管，11為感應線圈，12為感應線圈中部接頭。
具體實施例方式下面實施例是對本發明技術內容的進一步說明，但并非對本發明實質內容的限制。混凝土內含水率測定儀包括電源1、電壓測試儀2、數據盒4、工作芯筒3和數據輸出裝置5，工作芯筒3通過二芯電纜8連接電源1，工作芯筒3利用五芯電纜9連接電壓測試儀2，數據盒4 一端通過數據線7連接數據輸出裝置5，數據盒4另一端通過數據線7連接電壓測試儀2。圖1為本發明混凝土內含水率測定儀的平面示意圖，如圖1所示，工作芯筒3通過二芯電纜8連接電源I，也通過五芯電纜9連接電壓測試儀2，數據盒4 一端通過數據線7連接數據輸出裝置5，另一端通過數據線7連接電壓測試儀2。圖2為本發明混凝土內含水率測定儀的工作芯筒結構剖面圖，如圖2所示，工作芯筒3為薄壁筒體結構，包括螺線管10、感應線圈11、絕緣筒6、感應線圈中部接頭12、五芯電纜9和二芯電纜8。螺線管10兩端部通過二芯電纜8連接電源I，感應線圈11兩端部分別與五芯電纜9的兩芯線連接，而其中部亦與五芯電纜9的兩芯線連接；螺線管10、感應線圈11、二芯電纜8和五芯電纜9均由絕緣筒6采用澆筑或擠壓工藝成型為一體。圖3為本發明的感應線圈結構圖，如圖3所示，感應線圈11為螺旋狀形式，其兩端頭與五芯電纜9的兩芯線相連，感應線圈中部接頭12與五芯電纜9的兩芯線相連，用以測定混凝土內不同深度區域內含水率變化。本發明的特征還在于所述的電源I為不同頻率和強弱的交流電的電源，是整個裝置的供電系統。本發明的特征還在于所述的電壓測試儀2為高精度交流電壓測試儀，其作用是用于測定感應線圈11產生的感應電動勢，并向數據盒4傳輸所測數據。本發明的特征還在于所述的數據盒4可通過數據線7連接電壓測試儀2，并通過數據線7連接數據輸出裝置5，利用存儲的感應電動勢與濕度間的相應關系進行轉化，實現數據結果輸出。本發明的特征還在于所述的數據輸出裝置5可為觸屏或非觸屏數顯式顯示器，也可為連接各類數據存儲處理器的各種輸出接口或端口，是整個體系的輸出終端。本發明的特征還在于所述的工作芯筒3包括絕緣筒6，絕緣筒6內包裹有螺線管10和感應線圈11，感應線圈11設置在螺線管10的螺紋內，感應線圈11上設置有感應線圈中部接頭12，絕緣筒6內的感應線圈11內引出有二芯電纜8和五芯電纜9。如圖2、3所示，螺線管10兩端部通過二芯電纜8連接電源I ;感應線圈11兩端部分別與五芯電纜9的兩芯線連接，而感應線圈中部接頭12亦與五芯電纜9的兩芯線連接，這樣可獲取混凝土內不同深度區域含水率。螺線管10、感應線圈11、二芯電纜8和五芯電纜9均由絕緣筒6采用澆筑或擠壓工藝成型為一體；工程中可直接將其埋設、澆筑于混凝土內。實施時，通過二芯電纜8連接螺線管10和電源1，利用螺線管10接通電源I時，其內部瞬變的交流電會在其周圍產生變化電磁場，相應的感應線圈11會產生感應電動勢，因混凝土內含水率不同導致相應的磁導率存在差別，這種差異可利用電壓測試儀2通過檢測感應線圈11產生的感應電動勢來衡量，利用含水率與感應電動勢間的相應關系，即可間接獲得混凝土內含水率。本發明彌補了傳統測試方法的不足，可對混凝土內不同深度和部位含水率進行實時、動態監測。本發明的特征還在于二芯電纜8和五芯電纜9分別從感應線圈中部接頭12上引出本發明的特征還在于所述的絕緣筒6為非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，并采用擠壓或澆筑等成型方式將螺線管10、感應線圈11、五芯電纜9和二芯電纜8集為一體。本發明的特征還在于所述的螺線管10為漆包線圈，其通過二芯電纜8連接電源I以產生變化電磁場，是整個系統的激發部件。本發明的特征還在于所述的感應線圈11為漆包線圈，其端部和中部分別連接五芯電纜9中的一芯線，起產生感應電動勢作用，是整個系統的響應部件。本發明的特征還在于所述的五芯電纜9為銅類、銀類良導電性能的金屬材料和絕緣膠皮制成，其兩芯線分別與感應線圈11兩端頭連接，另一芯線用于接零保護，剩余兩芯分別連接感應線圈中部的接頭12。本發明基于電磁感應原理，實施時，通過預先將工作芯筒3埋設、澆筑于混凝土內，接通電源1，即可用于測定混凝土內不同深度處含水率變化，因其為非接觸式、無損測定裝置，可彌補現有接觸式混凝土濕度測定法的不足，適宜于長期實時、動態監測不同環境條件下混凝土內不同部位的含水率變化。
權利要求
1.混凝土內含水率測定儀，其特征在于，混凝土內含水率測定儀包括電源、電壓測試儀、數據盒、工作芯筒和數據輸出裝置，工作芯筒通過二芯電纜連接電源，工作芯筒利用五芯電纜連接電壓測試儀，數據盒一端通過數據線連接數據輸出裝置，數據盒另一端通過數據線連接電壓測試儀。
2.根據權利要求1所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的電源為可提供不同頻率和強弱的交流電的電源。
3.根據權利要求1所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的電壓測試儀為高精度交流電壓測試儀。
4.根據權利要求1所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的數據盒通過數據線連接電壓測試儀并將所測電壓轉化為相應的數據。
5.根據權利要求1所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的數據輸出裝置為觸屏或非觸屏數顯式顯示器，或者數據輸出裝置作為整個體系的輸出終端，輸出終端為連接各類數據存儲處理器的各種輸出接口或端口。
6.根據權利要求1所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的工作芯筒包括絕緣筒，絕緣筒內包裹有螺線管和感應線圈，感應線圈設置在螺線管的螺紋內，感應線圈上設置有感應線圈中部接頭，絕緣筒內的感應線圈內引出有二芯電纜和五芯電纜。
7.根據權利要求6所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，二芯電纜和五芯電纜分別從感應線圈中部接頭上引出。
8.根據權利要求6所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，工作芯筒為薄壁筒體結構。
9.根據權利要求6所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的絕緣筒采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或丙烯基樹脂制成，或者絕緣筒采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或丙烯基樹脂的改性聚合物樹脂類材料制成；或者采用擠壓或澆筑成型方式將螺線管、感應線圈、五芯電纜和二芯電纜集為一體；或者螺線管為漆包線圈，螺線管通過二芯電纜連接電源以產生變化電磁場，是整個測定儀的激發部件；或者感應線圈為漆包線圈，測定儀的端部和中部分別連接五芯電纜中的一芯線，起產生感應電動勢作用，是整個測定儀的響應部件。
10.根據權利要求1所述的混凝土內含水率測定儀，其特征在于，所述的五芯電纜采用絕緣膠皮包裹的銅類的良導電性金屬材料或者絕緣膠皮包裹的銀類的良導電性金屬材料制成；或者其五芯電纜中兩芯線分別連接感應線圈的兩端頭，另一芯線用于接零保護，剩余兩芯分別連接感應線圈的中部接頭。
全文摘要
混凝土內含水率測定儀，其特征在于，混凝土內含水率測定儀包括電源、電壓測試儀、數據盒、工作芯筒和數據輸出裝置，工作芯筒通過二芯電纜連接電源，工作芯筒利用五芯電纜連接電壓測試儀，數據盒一端通過數據線連接數據輸出裝置，數據盒另一端通過數據線連接電壓測試儀。本發明基于電磁感應原理，埋設、澆筑于混凝土內，可用于長期實時監測混凝土內不同部位和深度區域含水率變化。
文檔編號G01N27/72GK103163210SQ20131007134
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者劉鵬, 宋力, 余志武, 劉小潔, 匡亞川, 石衛華 申請人:中南大學, 高速鐵路建造技術國家工程實驗室