CN1828312A

CN1828312A - 水泥基复合材料电阻测定仪

Info

Publication number: CN1828312A
Application number: CN 200510200795
Authority: CN
Inventors: 徐世烺; 张滇军
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2006-09-06

Abstract

本发明属于土木工程、水利水电工程和交通工程技术领域，涉及到水泥基复合材料的电阻检测方法。其特征是利用稳压电源、电压传感器和电流传感器组成电磁感应试验设备，利用配套程序采集电阻信号。通过设置不同的变压和变流比例可以检测任何水泥基复合材料的电阻。本发明的效果和益处是利用电磁感应电阻测定仪可以检测水泥基复合材料的损伤与断裂性能，这一点较传统的利用外贴应变片或光弹贴片又很大的改进。利用本发明可以进行结构的损伤和断裂的检测，本发明对于任何水泥基复合材料结构都适用。

Description

水泥基复合材料电阻测定仪

技术领域

本发明属于土木工程、水利水电工程和交通工程技术领域，涉及到水泥基复合材料的电阻检测方法。

背景技术

国内外研究之初比较普遍的利用较简单电流表和电压表进行电流和电压的检测，然后将两者的比值作为被测材料的电阻。后来为了分析电阻与力、时间等参数之间的实时关系，利用采集板将电压和电流的模拟信号输入计算机，并将模拟信号转换为数字信号，通过软件将其存储于计算机中，试验过程中或试验完成后对存储的电压和电流数据进行分析得到被测材料的电阻。再有就是利用光纤光栅传感网络分析仪，该分析仪可以测量的物理量包括应变、应力、温度、振动、压力、位移以及一些化学量，但是其不能检测材料的电阻，要么需要利用数据采集卡将分析仪检测到的数据和电阻共同输入计算机，试验后进行分析，要么将电压和电流信号通过转换统一的由分析仪输入到计算机中，试验中或试验后进行电阻的分析。高精度万用表也是当前检测水泥基复合材料电阻常用的仪器，而且常见于检测水泥基复合材料的温敏性中，但是这只能用于材料的检测不能用于结构或工程实际。香港科技大学开发的CCR-1型无电极电阻率测定仪是一种较好的无电极检测水泥基复合材料的电阻率与材料特性关系的仪器，其可以监测初龄期水泥净浆的电阻率与龄期，不同掺和料对初龄期水泥净浆的电阻率的影响情况，检测初龄期水泥净浆的水化热与电阻率之间的关系，但是其只能检测水泥净浆的圆环型试件，不能用于结构的检测和工程实际的应用。而且设备容易受到外界磁场的干扰，并且有不同程度的漏磁现象。

发明内容

本发明的目的是提供利用电磁感应理论检测水泥基复合材料电阻的方法，解决了利用电阻信号来反映材料和结构的断裂和损伤状况，为材料结构的力学分析提供一种新的检测途径。

本发明的技术方案是利用稳压电源、电压传感器和电流传感器组成电磁感应试验设备，下面就对电压传感器和电流传感器分别进行简要介绍。

电压传感器的原理：电力回路中电压经电压传感器的变换大小按变压比计算，方向由极性决定。本次试验中用的是直流电压传感器，其变压的计算公式为：

\frac{V_{C}}{350} = \frac{V_{t}}{5}

V_c-混凝土构件两端的电压；V_t-电压传感器输出的电压。

电流传感器的原理：电力回路中电流经电流传感器的变换大小按变流比计算，方向由极性决定。本次试验中用的是直流电流传感器，该传感器将混凝土构件中的电流转换成电压的形式，这样便于计算机的识别，其变压的计算公式为：

\frac{I_{c}}{200} = \frac{V_{t}}{5}

I_c-混凝土构件中的电流，单位：毫安；V_t-电压传感器输出的电压。

混凝土电阻率计算方法：设混凝土的电阻为R_c，金属线的电阻和混凝土与电极之间的接触电阻计为R_m。图中所示的电压为V_r，图中所示的感应电流为L_t。则电阻、电流和电压有以下关系：

\frac{V_{C}}{I_{t}} = R_{c} + R_{m}

R_{c} = \frac{V_{C}}{I_{t}} - R_{m}

混凝土的电阻率为：

ρ = \frac{R_{c} L}{S} = \frac{(\frac{V_{C}}{I_{t}} - R_{m}) L}{S}

式中R_m可以通过试验确定，L为混凝土试件的检测长度，S混凝土试件的截面积。

本发明的效果和益处是利用电磁感应电阻测定仪可以检测水泥基复合材料的损伤与断裂性能，这一点较传统的利用外贴应变片或光弹贴片又很大的改进，因为水泥基复合材料的损伤和断裂都是因为材料内部微裂纹和宏观裂纹的发展引起的，其裂纹的发展直接影响了材料内部胶凝材料、骨料和其他添加材料的接触，进而影响其电阻，所以利用材料电阻检测方法比传统的检测方法更能反映材料内部的损伤和断裂发展状况。利用本发明可以进行结构的损伤和断裂的检测，这一点对于任何水泥基复合材料结构都适用。

附图说明

附图是水泥基复合材料电阴测定仪原理构造图

具体实施方式

以下结合附图和技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

首先将仪器放置于样品测试台上，把设备引出的标有直流电源正、负极的导电导线按照试验要求分别接于预埋于水泥基复合材料的两极上，连接方式可以采用焊接或电夹连接的方式。确认连接完好后操作人员离开被测试试件。然后，将仪器的电源接通，同时将仪器外引的与计算机连接的数据线连接到计算机上，接通计算机的电源。

试验过程中，根据需要在程序中设定所需要的采集频率，旋转电压调节钮得到理想的激励电压。然后，开始记录监测数据。当检测完成后，停止记录检测数据，并将该数据保存入已建立的文件中，一次关闭设备电源和采集软件。关闭设备电源时先将设备的电压调节钮调到最小，再按一下设备电源开关。如果是在材料性能和结构试验中采集材料的电阻信号，需将所要采集的数据如：荷载、变形、应力和应变等信号一并输入到本系统采集软件中，先标定所有的检测数据通道。然后，再保持试验机操作与采集设备同步的情况下采集数据。试验完成后停止记录数据，将其存入已有的文件中，将电压调节旋钮调到最小，关闭设备电源，关闭采集软件。断开试件与导线的连接为下一个试验做准备。

Claims

1.一种水泥基复合材料电阻测定仪，其特征是利用稳压电源、电压传感器和电流传感器组成电磁感应试验设备，利用配套程序采集电阻信号。

2.根据权利要求书1所述的水泥基复合材料电阻测定仪，其特征电磁感应的传感器的应用，通过设置不同的变压和变流比例可以检测任何水泥基复合材料的电阻。

3.根据权利要求书1所述的水泥基复合材料电阻测定仪，其特征在于该仪器配套程序的研发。