CN108241007A - 埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列及成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于混凝土无损检测技术领域的埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列及成像系统。该埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列包括多个测量架，各所述测量架周向连接；所述测量架包括第一固定板、第二固定板、多个固定架以及多个电极片；多个所述固定架固定在所述第一固定板以及所述第二固定板之间；多个所述电极片设置在所述固定架上，所述电极片用于测量混凝土的电阻率。本发明可预埋于混凝土结构中，进行混凝土导电参数的原位多维度测量，对混凝土内部结构进行三维电学层析成像，是一种新型混凝土结构无损检测方法。

Description

埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列及成像系统

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别是涉及埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列及成像系统。

背景技术

混凝土无损检测技术是混凝土结构耐久性和安全性控制的一种重要技术。电学层析成像(Electrical Resistance Tomography)技术是一种将医学CT与现代电阻率检测技术结合的新型可视化检测技术。主要通过结构外围的电阻传感器阵列，获得测量区域内的不同传感器电极之间的电阻值，再经过数据采集系统和相应的图像重建算法重构测试区域的内部信息。电学层析成像技术应用于混凝土结构无损检测，可以无损、原位、快捷地进行混凝土结构状态监测，可提供直观形象的结构内部状况分布图，但是该技术实现的前提是及时、准确地获取混凝土结构边界处的电阻率及测点位置信息。

混凝土电阻率测量方法已有多种，一般按测量方式可分为接触式和非接触式两类。接触式可以分为二电极法和四电极法，是目前使用比较多的混凝土电阻测量方法之一；非接触式测量法，也称交流阻抗谱法，主要用于水泥基材料有关电阻性能的研究。

现有的接触式测量装置仅能获取混凝土内部结构单个点位的电阻率，无法提供足够的数据信息。而非接触测量装置则对试块形状和养护龄期有特定要求，无法应用于普通混凝土结构的电阻率测试，且无法获取混凝土结构内部特定位置(比如结构边界处)的电学参数。

发明内容

本发明的目的是提供埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列及成像系统，以解决现有技术中存在的问题，准确、全面的测量混凝土结构的电阻率并对所测混凝土结构内部电阻率进行三维成像。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列，所述传感器阵列埋于混凝土中，所述传感器阵列包括多个测量架，各所述测量架周向连接；所述测量架包括第一固定板、第二固定板、多个固定架以及多个电极片；多个所述固定架固定在所述第一固定板以及所述第二固定板之间；多个所述电极片设置在所述固定架上，所述电极片用于测量混凝土的电阻率。

可选的，多个所述固定架等间距的固定在所述第一固定板以及所述第二固定板之间。

可选的，所述固定架上等间距的设置有多个凹槽；所述电极片设置在所述凹槽中。

可选的，所述传感器阵列还包括导线以及封装层，所述导线焊接在所述电极片上，所述封装层包裹在所述导线上。

可选的，所述传感器阵列还包括导线，所述导线的地下部分与所述电极片连接，所述导线的地上部分贴有标签；所述标签显示的内容为所述电极片的标号。

可选的，所述传感器阵列还包括电源，所述电源通过所述导线为所述电极片供电。

可选的，所述固定架通过螺栓固定在所述固定板上。

可选的，所述电极片采用金属材料制成。

可选的，所述第一固定板、所述第二固定板以及所述固定架采用绝缘材料制成。

本发明还提供了一种成像系统，所述系统包括：埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列、数据采集装置以及激励电源；

所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列通过电极片采集数据，并储存电极片的坐标位置；

数据采集装置分别与所述激励电源和所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列连接，数据采集装置用于控制所述激励电源为所述电极片提供电源，并存储所述电极片采集的数据；

所述激励电源与所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列连接，用于为所述电极片提供电源。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明装置可埋于混凝土中，包括多个固定架以及多个电极片，从而可以获得混凝土结构内部位置的电阻率，且获得的数据更加全面。通过调整固定架以及电极片的数量能够满足测量的需求。将所测得的电阻数据采用笛卡尔坐标进行标定，并存储于数据采集系统，通过计算机进行三维电阻层析成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列的示意图；

图2为本发明实施例提供的凹槽的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种成像系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列及成像系统，以解决现有技术中存在的问题，准确、全面的测量混凝土结构的电阻率并对所测混凝土结构内部电阻率进行三维成像。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列包括多个测量架，各所述测量架周向连接。所述测量架包括第一固定板1、第二固定板2、多个固定架3以及多个电极片4。所述第一固定板1、所述第二固定板2以及所述固定架3采用绝缘材料制成。所述电极片4采用导电性能较好的金属材料制成。多个所述固定架3通过螺栓等间距的固定在所述第一固定板1以及所述第二固定板2之间。如图2所示，固定架3上等间距的设置有多个凹槽5，电极片4设置在所述凹槽5中，所述电极片4用于测量混凝土的电阻率。

所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列还包括导线以及封装层，所述导线焊接在所述电极片4上，所述封装层包裹在所述导线上，封装层采用绝缘固体胶制成。

当需要测量混凝土导电率时，将所述导线引出地面，所述导线的地下部分与所述电极片4连接，所述导线的地上部分贴有防水标签；所述标签显示的内容为所述电极片4的标号。本发明采用直角坐标系对电极片4进行编号。本装置还包括电源，所述电源通过所述导线为所述电极片4供电。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明装置可埋于混凝土中，包括多个固定架以及多个电极片，从而可以获得混凝土结构内部位置的电阻率，且获得的数据更加全面。通过调整固定架以及电极片的数量能够满足测量的需求。将所测得的电阻数据采用笛卡尔坐标进行标定，并存储于数据采集系统，通过计算机进行三维电阻层析成像。

如图3所示，本发明还提供了一种成像系统，所述系统包括埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列301、数据采集装置302以及激励电源303。

所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列301通过电极片采集数据，并储存电极片的坐标位置；

数据采集装置302分别与所述激励电源303和所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列301连接，数据采集装置302用于控制所述激励电源为所述电极片提供电源，并存储所述电极片采集的数据；

所述激励电源303与所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列301连接，用于为所述电极片提供电源。

具体的，按照预定的激励方式和数据采集顺序，数据采集系统

所述电极片通过导线连接于数据采集系统，所述连接导线采用笛卡尔坐标进行标记，通过所述电极进行数据采集，并储存测点坐标位置，为数据成像提供电参数及位置信息。数据采集系统通过预定的激励方式，控制激励电源所加载的电极，其余电极作为测试电极，采集电参数数据。所采集的数据导入计算机进行成像。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列埋于混凝土中，所述传感器阵列包括多个测量架，各所述测量架周向连接；所述测量架包括第一固定板、第二固定板、多个固定架以及多个电极片；多个所述固定架固定在所述第一固定板以及所述第二固定板之间；多个所述电极片设置在所述固定架上，所述电极片用于测量混凝土的电阻率。

2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，多个所述固定架等间距的固定在所述第一固定板以及所述第二固定板之间。

3.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述固定架上等间距的设置有多个凹槽；所述电极片设置在所述凹槽中。

4.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列还包括导线以及封装层，所述导线焊接在所述电极片上，所述封装层包裹在所述导线上。

5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列还包括导线，所述导线的地下部分与所述电极片连接，所述导线的地上部分贴有标签；所述标签显示的内容为所述电极片的标号。

6.根据权利要求5所述的传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列还包括电源，所述电源通过所述导线为所述电极片供电。

7.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述固定架通过螺栓固定在所述固定板上。

8.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述电极片采用金属材料制成。

9.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述第一固定板、所述第二固定板以及所述固定架采用绝缘材料制成。

10.一种成像系统，其特征在于，所述系统应用如权利要求1-9任意一项所述的埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列，所述系统包括：埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列、数据采集装置以及激励电源；

所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列通过电极片采集数据，并储存电极片的坐标位置；

数据采集装置分别与所述激励电源和所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列连接，数据采集装置用于控制所述激励电源为所述电极片提供电源，并存储所述电极片采集的数据；

所述激励电源与所述埋入式混凝土三维电阻成像传感器阵列连接，用于为所述电极片提供电源。