CN206248026U - 外置传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外置传感器，包括：一对固定件，固定件的第一部分固定在混凝土结构中，第二部分伸出混凝土结构；记忆合金传感丝，设置在一对固定件之间且处于张紧状态，其两端分别与一对固定件的第二部分连接，且位于混凝土结构外部；一对导线，均与记忆合金传感丝连接，且分别位于记忆合金传感丝的两端，用于与监测器连接。混凝土结构的结构变化时，记忆合金传感丝变形，记忆合金传感丝的阻值发生变化，一对导线将记忆合金传感丝的阻值变化传输至监测器。本实用新型的外置传感器结构简单，可以对水中或酸碱复杂环境中的混凝土结构进行较长周期内的损伤情况监测。

Description

外置传感器

技术领域

本实用新型涉及混凝土结构的健康监测领域，尤指一种外置传感器。

背景技术

伴随着新技术的发展，混凝土结构物朝着大型化、高层化发展；结构形式也愈加复杂，所处环境更为严苛。为及时了解混凝土结构的使用情况，并对结构损伤状况做出预判，结构长周期健康监测的需求已经逐渐增大。传统电阻应变片在测量混凝土结构应变时，一般需要贴设在混凝土结构表面，因此，传统的电阻应变片不能满足在水下、酸碱等复杂环境中工作的测量要求，同时，会产生零漂现象，这极大地限制了应变片的使用寿命。

因此，本申请人致力于申请一种新型的外置传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种外置传感器，外置传感器的结构简单，可以对水中或酸碱复杂环境中的混凝土结构进行较长周期内的损伤情况监测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种外置传感器，用于测量混凝土结构的内部应变，包括：一对固定件，所述固定件的第一部分固定在所述混凝土结构中，第二部分伸出所述混凝土结构；记忆合金传感丝，设置在一对所述固定件之间且处于张紧状态，其两端分别与一对所述固定件的第二部分连接，且位于所述混凝土结构外部；一对导线，均与所述记忆合金传感丝连接，且分别位于所述记忆合金传感丝的两端，用于与监测器连接。

优选地，所述固定件包括螺栓套筒及螺栓，所述螺栓套筒设置在所述混凝土结构中，且所述螺栓套筒的开口露出于所述混凝土结构，所述螺栓与所述螺栓套筒螺纹连接，所述螺栓伸出于所述螺纹套筒的部分用于安装所述记忆合金传感丝。

优选地，所述固定件中的螺栓套筒的数目为多个，多个所述螺栓套筒设置在所述混凝土结构中，且任意两个所述螺栓套筒之间具有间隔，所述螺栓螺纹连接于任意一个所述螺栓套筒中。

优选地，所述记忆合金传感丝为Ti-Ni记忆合金；和/或；所述导线为铜质导线。

优选地，所述记忆合金传感丝的直径小于1mm；和/或；一对所述固定件之间的间距为100～200mm。

优选地，所述记忆合金传感丝的两端分别缠绕固定在一对所述固定件上，且所述记忆合金传感丝与所述固定件之间的缠绕部分通过胶水固定。

优选地，所述导线焊接在所述记忆合金传感丝上，且二者之间的焊点上设有胶水层。

本实用新型还公开了一种通过上述外置传感器监测混凝土结构内部应变的方法：将一对所述固定件的第一部分设置在混凝土结构中，其第二部分伸出于所述混凝土结构，在一对所述固定件之间设置一记忆合金传感丝，所述记忆合金传感丝的两端分别固定在一对固定件的第二部分上并张紧，且所述记忆合金传感丝位于所述混凝土结构外部，在所述记忆合金传感丝上连接导线，所述混凝土结构的结构变化时，所述记忆合金传感丝变形，所述记忆合金传感丝的阻值发生变化，一对所述导线将所述记忆合金传感丝的阻值变化传输至监测器。

优选地，在上述监测方法中，一次监测结束，进行下次监测前，先对所述记忆合金传感丝进行加热，直至所述记忆合金传感丝恢复变形前的形状。

本实用新型的外置传感器可以实现以下任意一种有益效果。

1、本实用新型的外置传感器结构简单，当混凝土结构发生形变时，混凝土结构会带动设置在其中的一对固定件，进一步导致设置在固定件之间的记忆合金传感丝发生形变，记忆合金传感丝的阻值会随着形变发生变化，导线将记忆合金传感丝的阻值变化传输给监测器，从而检测出混凝土结构的应变变化值，进而判断出结构的损伤状况。

2、本实用新型的外置传感器中记忆合金传感丝安装在伸出于混凝土结构中的固定件上，当需要监测处于水下或者酸碱等复杂环境中的混凝土结构的健康情况时，只需将固定件的长度加长，使安装在固定件上的记忆合金传感丝伸出于水中或者酸碱等复杂环境中即可，这样设置可以有效保证记忆合金传感丝及导线的导电性，从而保证监测数据的准确性，避免零漂现象。

3、本实用新型的外置传感器中固定件为设置在混凝土结构中的螺栓套筒及与螺栓套筒螺纹连接的螺栓，记忆合金传感丝设置在螺栓上，这样设置便于记忆合金传感丝的安装与更换。

4、本实用新型的外置传感器中记忆合金传感丝采用Ti-Ni记忆合金，相较于传统的康铜应变片，Ti-Ni记忆合金的测量灵敏度较高，且较为耐酸、耐碱，适用于腐蚀性较强的环境，另外，Ti-Ni记忆合金具有良好的变形恢复性能，可以进行多次重复测量，从而降低记忆合金传感丝的更换频率。

5、本实用新型的外置传感器中记忆合金传感丝缠绕在固定件上并通过胶水进一步固定，导线焊接在记忆合金传感丝上并通过胶水进一步固定，这样设置均可以保证外置传感器的结构稳固，从而保证其监测效果的准确性。

6、本实用新型的监测混凝土结构内部应变的方法步骤简单，容易操作，可以准确监测混凝土结构的应变情况，并且记忆合金传感丝在一次监测结束后只需加热就可以进行下次监测，从而可以实现混凝土结构长周期的结构监测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的外置传感器的一种具体实施例的结构示意图；

图2是图1中所示的外置传感器中固定件的分解结构示意图。

附图标号说明：

固定件10，螺栓套筒11，螺栓12；记忆合金传感丝20；导线30；混凝土结构40。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例一

结合图1和图2所示，本具体实施例公开了一种外置传感器，用于测量混凝土结构40的内部应变，包括：一对固定件10，固定件10的第一部分固定在混凝土结构40中，第二部分伸出混凝土结构40；记忆合金传感丝20，设置在一对固定件10之间且处于张紧状态，其两端分别与一对固定件10的第二部分连接，且位于混凝土结构40外部；一对导线30，均与记忆合金传感丝20连接，且分别位于记忆合金传感丝20的两端，用于与监测器连接。

本实施例中的外置传感器中通过记忆合金传感丝的形变来监测混凝土结构的内部应变，相比于传统应变片中采用的康铜材料，记忆合金的电阻率具有明显的优势，同等变形条件下，记忆合金有较大的电阻变化，测量灵敏度大大提高。

具体的，如图2所示，固定件10包括螺栓套筒11及螺栓12，螺栓套筒11设置在混凝土结构40中，且螺栓套筒11的开口露出于混凝土结构40，螺栓12与螺栓套筒11螺纹连接，螺栓12伸出于螺纹套筒的部分用于安装记忆合金传感丝20。

在混凝土构件浇筑后、初凝前，先预埋适配的螺栓套筒11，在埋设螺栓套筒11时，应该注意保护筒口，避免混凝土进入堵塞筒口，可以在预埋了螺栓套筒后，在筒口设置一个盖体，将螺栓套筒的筒口封住，待安装螺栓时，再将盖体移走。混凝土构件达到使用要求后，通过螺栓12连接记忆合金传感丝20并固定于螺栓套筒11中，旋转螺栓12调节记忆合金传感丝20的预设变形量，预设变形量是记忆合金传感丝在混凝土构件没有发生变形时的变形量。

在本实施例中，记忆合金传感丝20具体为Ti-Ni记忆合金。Ti-Ni记忆合金不溶于常见的酸，如盐酸、硫酸、硝酸，也不与碱发生反应，特别适用于腐蚀性较强的环境，并且，Ti-Ni记忆合金具有良好的变形恢复性能，可恢复应变一般可达8％，可多次重复测量。另外，本实施例中的记忆合金传感丝20的直径小于1mm，另外，一对固定件10之间的间距为150mm，也就是说，一对固定件10之间的记忆合金传感丝的长度为150mm。导线30为铜质导线。

在本实施例中，记忆合金传感丝20的两端分别缠绕固定在一对固定件10上，且记忆合金传感丝20与螺栓12的缠绕部分通过502胶水固定。另外，导线30与记忆合金传感丝20通过锡焊连接，且二者之间的焊点上设有胶水层，胶水层由502制成，502胶水层对二者的焊点进行加固和保护。

实施例二

实施例二公开了本实用新型的外置传感器的另外一个具体实施例，实施例二的结构与实施例一基本相同，不同之处在于，在实施例二中的外置传感器中，一个固定件包括螺栓套筒，多个螺栓套筒设置在混凝土结构的不同区域中，且任意两个螺栓套筒之间具有间隔，螺栓螺纹连接于任意一个所述螺栓套筒中。也就是说，在本实施例的外置传感器包括一对螺栓及多对螺栓套筒，这一对螺栓可以螺纹连接于任意一对螺栓套筒中，这样设置可以通过一对螺栓及设置在二者之间的记忆合金传感丝监测混凝土结构的不同区域的应变情况。本实施例中的外置传感器结构更为灵活。

在没有设置螺栓的螺栓套筒上安装套筒盖，通过套筒盖将闲置的螺栓套筒封闭住，避免混凝土等杂质落入到套筒中，从而避免螺栓套筒堵塞。

当然了，在其他具体实施例中，本实用新型的外置传感器中固定件还可以直接固定设置在混凝土结构中，而不是设置为螺栓及螺栓套筒的可分离的结构；记忆合金传感丝还可以选择其他的记忆合金材料，铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金等；导线也可以选择金、银、铁、锡、铝等导体材料；一对固定件的间距还可以为100mm、125mm、140mm、165mm、180mm、200mm等；此外，记忆合金传感丝与固定件之间的连接方式及记忆合金传感丝与导体之间的连接方式均可以根据实际需要进行调整，此处不再赘述。

实施例三

本实用新型还公开了一种通过上述外置传感器监测混凝土结构内部应变的方法：将一对固定件的第一部分设置在混凝土结构中，其第二部分伸出于混凝土结构，在一对固定件之间设置一记忆合金传感丝，记忆合金传感丝的两端分别固定在一对固定件的第二部分上，并使记忆合金传感丝在一对固定件之间张紧，且记忆合金传感丝位于混凝土结构外部，在记忆合金传感丝上连接导线，混凝土结构的结构变化时，记忆合金传感丝变形，记忆合金传感丝的阻值发生变化，一对导线将记忆合金传感丝的阻值变化传输至监测器，监测器根据记忆合金传感丝的“应变-电阻率”关系判断出混凝土结构的内部应变情况。

当一次监测结束后，进行下次监测前，先对记忆合金传感丝进行加热，直至记忆合金传感丝恢复变形前的形状。对记忆合金传感丝的加热时间及温度需要根据记忆合金传感丝的具体尺寸及其变形程度进行具体设置。

本实用新型的外置传感器结构简单、测量灵敏度高，可以有效监测混凝土结构的健康状况，并且，本实用新型的外置传感器可以适用于酸碱环境或者水中，适用范围广，且使用周期长，可以实现较长周期内混凝土结构的健康监测。本实用新型的监测混凝土结构内部应变的方法步骤少，易操作，可应用于房屋、道路、隧道、桥梁、堤坝、港口等混凝土结构健康监测领域。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种外置传感器，用于测量混凝土结构的内部应变，其特征在于，包括：

一对固定件，所述固定件的第一部分固定在所述混凝土结构中，第二部分伸出所述混凝土结构；

记忆合金传感丝，设置在一对所述固定件之间且处于张紧状态，其两端分别与一对所述固定件的第二部分连接，且位于所述混凝土结构外部；

一对导线，均与所述记忆合金传感丝连接，且分别位于所述记忆合金传感丝的两端，用于与监测器连接。

2.如权利要求1所述的外置传感器，其特征在于：

所述固定件包括螺栓套筒及螺栓，所述螺栓套筒设置在所述混凝土结构中，且所述螺栓套筒的开口露出于所述混凝土结构，所述螺栓与所述螺栓套筒螺纹连接，所述螺栓伸出于所述螺纹套筒的部分用于安装所述记忆合金传感丝。

3.如权利要求2所述的外置传感器，其特征在于：

所述固定件中的螺栓套筒的数目为多个，多个所述螺栓套筒设置在所述混凝土结构中，且任意两个所述螺栓套筒之间具有间隔，所述螺栓螺纹连接于任意一个所述螺栓套筒中。

4.如权利要求1所述的外置传感器，其特征在于：

所述记忆合金传感丝为Ti-Ni记忆合金；

和/或；

所述导线为铜质导线。

5.如权利要求1所述的外置传感器，其特征在于：

所述记忆合金传感丝的直径小于1mm；

和/或；

一对所述固定件之间的间距为100～200mm。

6.如权利要求1所述的外置传感器，其特征在于：

所述记忆合金传感丝的两端分别缠绕固定在一对所述固定件上，且所述记忆合金传感丝与所述固定件之间的缠绕部分通过胶水固定。

7.如权利要求1所述的外置传感器，其特征在于：

所述导线焊接在所述记忆合金传感丝上，且二者之间的焊点上设有胶水层。