CN202166482U - 一种复合材料工程温度监测系统 - Google Patents
一种复合材料工程温度监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202166482U CN202166482U CN2011202450809U CN201120245080U CN202166482U CN 202166482 U CN202166482 U CN 202166482U CN 2011202450809 U CN2011202450809 U CN 2011202450809U CN 201120245080 U CN201120245080 U CN 201120245080U CN 202166482 U CN202166482 U CN 202166482U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- temperature sensor
- composite material
- monitoring system
- signal amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
一种复合材料工程温度监测系统，包括温度传感器原件（2）、所述温度传感器原件（2）外部设置有L形可开启混凝土结构（3），所述温度传感器原件（2）通过导线（4）与信号放大器（6）连接，所述信号放大器（6）与数据采集卡（7）相连，所述数据采集卡（7）与计算机（8）相连，所述传感器原件（2）还连接有恒压源（5）。采用本实用新型提出的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料温度监测系统，能够提高碳纤维水泥基复合材料温度传感器的温度检测灵敏度；通过置入内部填充一定厚度防水材料聚氨酯的可开启L形装置混凝土中，成型简便，并且能够消除外界应力、湿度和龄期等因素的变化对其温度—电阻特性的变化，可实现稳定、准备的温度测量；用过恒压源和信号放大器能够准确测量外界温度变化引起的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料温度传感器电阻的变化，温度检测的灵敏度高。
Description
技术领域
本实用新型属于土木工程、水利水电工程和交通工程技术领域，涉及一种工程现场长期监测领域的温度监测系统，尤其涉及一种碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度实时监测系统。
背景技术
在工程现场检测中，大体积混凝土结构基础温度在施工期过程中的监测为合理解决温度应力并控制裂缝开展起着重要作用而传统的温度计、热电耦等作为传感器的传统的检测手段已经大大的制约了数据的准确性与精度。先进光纤光栅温度传感器虽具有体积小灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、传输频带较宽等优点,但其高昂的价格阻碍其广泛的应用，碳纤维水泥基复合材料的电阻随其温度的变化而可逆变化，价格低廉，易于进行分布式测量，适用于现场的长期健康监测。但由于碳纤维水泥基复合材料的电阻受到应力、湿度、龄期等多方面的影响，致使测量结果有很大的不确定性，在实际应用中受到很大的限制。
大量文献中直接采用万用表测量碳纤维水泥基复合材料的电阻，并通过整体电阻的对比来分析温度与电阻或者电阻变化量的关系，具有试验装置简单，测试结果直观等优点。但是由于温度引起的电阻变化量与基体电阻相比仍然比较小，因此上述方法精度不高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种本实用新型要解决技术问题是提供一种适用于工程现场长期监测、稳定性高、精度高、适用范围广泛、实现多因素避免的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度监测系统，以弥补当前碳纤维水泥基复合材料在实际工程应用中温度监测方面的不足。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种复合材料工程温度监测系统，包括温度传感器原件、所述温度传感器原件外部设置有L形可开启混凝土结构，所述温度传感器原件通过导线与信号放大器连接，所述信号放大器与数据采集卡相连，所述数据采集卡与计算机相连，所述传感器原件还连接有恒压源。使用时将此工程温度监测系统嵌入大体积混凝土结构中需要测量温度的部位，采用耐高温导线将其电压、电流接入信号放大器，计算机通过数据采集卡放大电压、电流信号，通过运算以及标定温度—电阻转换公式得到待测部位的温度值。
本实用新型中所述L型可开启混凝土结构内设置有填充物，所述填充物为防水材料聚氨酯，能够有效避免外界湿度对温度传感器的影响。采用L型可开启混凝土结构，能够有效避免温度传感器原件受外界应力变化的影响。
本实用新型中所述温度传感器原件采用碳纤维或纳米碳黑水泥基复合材料，按一定比例将水、水泥、砂以及碳纤维、纳米碳黑等导电材料均匀拌合、凝结硬化得到固体材料。
本实用新型的效果和益处是：采用本实用新型提出的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料温度监测系统，能够提高碳纤维水泥基复合材料温度传感器的温度检测灵敏度；通过置入内部填充一定厚度防水材料聚氨酯的可开启L形装置混凝土中，成型简便，并且能够消除外界应力、湿度和龄期等因素的变化对其温度—电阻特性的变化，可实现稳定、准备的温度测量；用过恒压源和信号放大器能够准确测量外界温度变化引起的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料温度传感器电阻的变化，温度检测的灵敏度高。
附图说明
图1是碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度实时监测系统。
具体实施例：
以下结合技术方案和附图详细叙述说明本实用新型的最佳实施例。
如图所示，一种复合材料工程温度监测系统，包括温度传感器原件2、所述温度传感器原件外部设置有L形可开启混凝土结构3，所述温度传感器原件通过导线4与信号放大器6连接，所述信号放大器6与数据采集卡7相连，所述数据采集卡7与计算机8相连，所述传感器原件2还连接有恒压源5。使用时将此工程温度监测系统嵌入大体积混凝土结构1中需要测量温度的部位，采用耐高温导线将其电压、电流接入信号放大器6，计算机通过数据采集卡7放大电压、电流信号，通过运算以及标定温度—电阻转换公式得到待测部位的温度值。本实用新型中L型可开启混凝土结构3内设置有填充物，所述填充物为防水材料聚氨酯，能够有效避免外界湿度对温度传感器的影响。采用L型可开启混凝土结构3能够有效避免温度传感器原件2受外界应力变化的影响。为了实现准确监测，外置保护采用可开启L形装置混凝土结构3，填充物采用绿色环保、耐久耐候性好、无接缝整体防水膜聚氨酯材料。
本实用新型中的温度传感器原件2采用短切碳纤维以及纳米碳黑制作碳纤维/纳米碳黑水泥基导电试件，在试件上埋设四个不锈钢网，制作出由碳纤维/纳米碳黑水泥基材料制成的温度传感器原件2；将碳纤维/纳米碳黑水泥基材料制成的温度传感器原件2放置于内部填充一定厚度防水材料聚氨酯的L形可开启混凝土结构3中，然后将L形可开启混凝土结构3嵌入大体积混凝土结构1中需要测量温度的部位，将传感器原件2采用恒压源5进行激励，采用四根耐高温导线4将温度传感器原件2的电压、电流信号接入信号放大器6，计算机8通过数据采集卡7放大电信号，通过运算得到结构待测部位的温度值。
碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料制成的温度传感器原件2的制作过程为：首先取适量温水（50℃左右），把甲基纤维素置于水中并不断搅拌使其完全溶解，冷却后放入减水剂、消泡剂和碳纤维，在此过程中要不断搅拌至碳纤维均匀分散，无任何团聚现象，将其加入搅拌锅中；然后把称取的纳米炭黑、硅灰、水泥、砂等加入搅拌机中并不断搅拌；把搅拌好的碳纤维/纳米炭黑混合砂浆倒入模具中，插入不锈钢网电极，并在振动台上振捣成型；成型两个L形混凝土；在组合后L形装置底部喷入一定厚度的聚氨酯，放置碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料温度传感器，继续喷射聚氨酯至空腔密闭。
本实用新型中可以将放置碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料制成的温度传感器原件2，外置L形可开启混凝土结构3后嵌入任何需要对温度进行检测的大体积混凝土结构1中，本实施例以大体积混凝土结构1为例说明本实用新型的具体实施过程。对于控温实验，首先将放置碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料温度传感器L形可开启混凝土结构3埋设在大体积混凝土立方块1中；采用四根耐高温导线4将温度传感器原件2与一个1V精密恒压源5和信号放大器6相连，采用四电极法测试电阻可以有效消除接触电阻的影响；信号放大器可以将所测得电压、电流值进行放大，使得所得数据更加精确。
设碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料温度传感器测试电压为V，测试电流为I，β为信号放大器的电流、电压放大倍数。则计算机运算处理的电阻信号为：
上式中，
为未埋入结构时的初始电阻，
为结构温度引起的碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料温度传感器的电阻变化量，
、
和
为传感器受外界应力、湿度和龄期引起的电阻变化量。
由于碳纤维/纳米炭黑水泥基复合材料制成的温度传感器原件2采用L形可开启混凝土结构3外保护、填充一定厚度的聚氨酯以及复掺纳米炭黑，因此由于湿度、外界应力和龄期引起的变化量可以忽略。因此（1）式变为：
通过预先标定的温度—电阻关系曲线得到温控过程中大体积混凝土立方块的温度变化。
Claims (3)
1.一种复合材料工程温度监测系统，其特征在于：包括温度传感器原件（2）、所述温度传感器原件（2）外部设置有L形可开启混凝土结构（3），所述温度传感器原件（2）通过导线（4）与信号放大器（6）连接，所述信号放大器（6）与数据采集卡（7）相连，所述数据采集卡（7）与计算机（8）相连，所述传感器原件（2）还连接有恒压源（5）。
2.根据权利要求1所述的复合材料工程温度监测系统，其特征在于所述L型可开启混凝土结构（3）内设置有填充物，所述填充物为防水材料聚氨酯。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料工程温度监测系统，其特征在于所述温度传感器原件（2）采用碳纤维或纳米碳黑水泥基复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011202450809U CN202166482U (zh) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | 一种复合材料工程温度监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011202450809U CN202166482U (zh) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | 一种复合材料工程温度监测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202166482U true CN202166482U (zh) | 2012-03-14 |
Family
ID=45802300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011202450809U Expired - Fee Related CN202166482U (zh) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | 一种复合材料工程温度监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202166482U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108627258A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种应用于大型部件中铠装热电偶的安装方法 |
| CN109444080A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-08 | 中国计量大学 | 一种温度不敏感湿度传感器 |
| CN111995314A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-27 | 山东交通学院 | 用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料 |
-
2011
- 2011-07-13 CN CN2011202450809U patent/CN202166482U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108627258A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种应用于大型部件中铠装热电偶的安装方法 |
| CN109444080A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-08 | 中国计量大学 | 一种温度不敏感湿度传感器 |
| CN111995314A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-27 | 山东交通学院 | 用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料 |
| CN111995314B (zh) * | 2020-08-26 | 2021-12-10 | 山东交通学院 | 用于桥梁检测与监控的方法及使用的复合材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6437645B2 (ja) | セメント攪拌杭体のセメント含有量のリアルタイムテストシステム及びテスト方法 | |
| Barroca et al. | Wireless sensor networks for temperature and humidity monitoring within concrete structures | |
| CN201378152Y (zh) | 混凝土绝热温升测量装置 | |
| McCarter et al. | Field monitoring of electrical conductivity of cover-zone concrete | |
| CN101509757A (zh) | 碳纤维导电水泥基复合材料工程应变测量系统 | |
| CN202166482U (zh) | 一种复合材料工程温度监测系统 | |
| CN208155471U (zh) | 采用支撑钢筋辅助预埋的混凝土测温装置 | |
| CN105424578B (zh) | 非接触式阻抗法测定混凝土连通孔隙率的方法与试验装置 | |
| CN110208084A (zh) | 混凝土受拉裂缝宽度监测和区域自定位装置及方法 | |
| CN103163285A (zh) | 一种测定水泥混凝土内部相对湿度和温度的装置 | |
| CN101493368B (zh) | 机敏水泥基材料压力传感器的制备方法及监测装置 | |
| Kim et al. | Sensitivity and accuracy for rheological simulation of cement-based materials | |
| CN101339151A (zh) | 一种测量土壤水分特征曲线的复合传感器 | |
| Downey et al. | Continuous and embedded solutions for SHM of concrete structures using changing electrical potential in self-sensing cement-based composites | |
| CN104227848B (zh) | 一种胶凝砂砾石拌和设备网络智能控制系统 | |
| CN108426916A (zh) | 一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法 | |
| CN102879120B (zh) | 一种复合材料工程温度监测方法 | |
| CN102879119A (zh) | 一种复合材料温度传感器及其制作方法 | |
| CN209069475U (zh) | 一种拱桥劲性骨架外包混凝土应力应变实时分布式监测系统 | |
| CN103837582B (zh) | 一种用于土遗址保护的微损夯土盐分测量前端结构 | |
| McCarter et al. | Developments in monitoring techniques for durability assessment of cover-zone concrete | |
| CN201133805Y (zh) | 一种混凝土碱集料反应形变的测试装置 | |
| CN208872429U (zh) | 一种拱桥劲性骨架外包混凝土纳米水泥传感器测温系统 | |
| CN204101080U (zh) | 土壤水势温度测量仪 | |
| Duan et al. | Experimental realization on stress distribution monitoring during 3D concrete printing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120314 Termination date: 20140713 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |