CN219915376U - 安装结构及混凝土氯离子监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种安装结构及混凝土氯离子监测装置，该安装结构包括壳体和光栅传感器，壳体置于混凝土内部，壳体设有容置空间，以及与容置空间连通的通孔，混凝土内部的氯离子能够通过通孔进入到容置空间内，光栅传感器安装于容置空间内，并用于感测氯离子，光栅传感器为长周期光纤光栅传感器，使得长周期光纤光栅传感器能够在容置空间内感测氯离子，并且通过设置壳体，使得壳体能够承受混凝土的自身重量，从而保护长周期光纤光栅传感器不会因为混凝土的自重而损坏，进而增加了使用寿命。

Description

安装结构及混凝土氯离子监测装置

技术领域

本实用新型涉及钢筋混凝土结构腐蚀监测技术领域，尤其涉及一种安装结构及混凝土氯离子监测装置。

背景技术

随着国家大力开发海洋工程建筑，如海港建筑、滨海电站建筑、桥梁建筑、海洋隧道和海底线路管道等，海洋资源开发设施和跨海交通设施共同构成了我国海上重大基础设施群。这些设施通常都是钢结构和钢筋混凝土结构设施。氯离子侵蚀，导致钢筋腐蚀是海洋环境中钢筋混凝土结构破坏的最主要原因。所以对混凝土内部的氯离子侵蚀进行实时监测，可以在腐蚀发生前进行提前预警，起到防患于未然的作用。

光纤传感技术是目前较为发达的监测技术，以光波为传输媒介，通过光纤感知和传输外界测量信号的新型传感技术，而与传统的传感器相比，光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、可以实现远距离在线监测等优点。而光纤传感技术中，只有长周期光纤光栅传感器可以在环境折射率变化上更直观、更有效的监测氯离子侵蚀过程，可以有效地用于海洋等恶劣环境下的物理和化学参数监测。通过监测周围环境折射率的变化从而测量氯离子侵蚀深度及浓度变化，可以在钢筋混凝土腐蚀早期就提供预警。

由于光纤光栅传感器需要置于待测混凝土的内部，以能够达到监测氯离子在混凝土内部的侵蚀准确性。但是光纤光栅传感器较为脆弱，长期直接置于混凝土内，由于混凝土的本身重量可能导致光纤光栅传感器损坏，从而减少使用寿命。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种安装结构及混凝土氯离子监测装置，旨在解决光纤光栅传感器较为脆弱，长期直接置于混凝土内，由于混凝土的本身重量可能导致光纤光栅传感器损坏，从而减少使用寿命的技术问题。

第一方面，本实用新型提供了一种安装结构，包括：壳体和光栅传感器，所述壳体置于混凝土内部，所述壳体设有容置空间，以及与所述容置空间连通的通孔，所述混凝土内部的氯离子能够通过所述通孔进入到所述容置空间内，所述光栅传感器安装于所述容置空间内，并用于感测所述氯离子，所述光栅传感器为长周期光纤光栅传感器。

在其中一种实施例中，所述容置空间包括第一空间以及与所述第一空间连通的两个第二空间，所述通孔与所述第一空间连通，所述光栅传感器设置于所述第一空间内，并至少部分固定在各所述第二空间的壁面上。

在其中一种实施例中，所述壳体包括第一壁、与所述第一壁相对设置的第二壁，以及连接于所述第一壁和所述第二壁的侧壁，所述第一壁、所述第二壁和所述侧壁围合形成所述容置空间，所述通孔包括第一孔和第二孔，所述第一壁设有所述第一孔，所述第二壁设有所述第二孔，所述第一孔和所述第二孔均与所述第一空间连通；

所述氯离子能够自所述第一孔和所述第二孔流入所述第一空间内。

在其中一种实施例中，所述第一孔在所述第一壁的延伸方向间隔设置多个，所述第二孔在所述第二壁的延伸方向间隔设置多个。

在其中一种实施例中，所述安装结构还包括多个滤膜，各所述滤膜分别安装于各所述第一孔和各所述第二孔的孔壁。

在其中一种实施例中，所述安装结构还包括第一安装管和第二安装管，所述第一安装管和所述第二安装管相对设置，并分别设置于所述侧壁，所述光栅传感器的光纤包括输入端和输出端，所述第一安装管和所述第二安装管分别与所述第二空间连通，并分别用于安装所述输入端和所述输出端。

第二方面，本实用新型还提供了一种混凝土氯离子监测装置，所述混凝土氯离子监测装置包括上述任一实施例的安装结构。

在其中一种实施例中，所述安装结构在所述混凝土内阵列布设。

在其中一种实施例中，所述混凝土氯离子监测装置还包括超宽带光源、第一耦合器、第二耦合器和宽带光谱分析仪，所述超宽带光源和所述第一耦合器连接于所述光栅传感器的光纤输入端，所述第二耦合器和所述宽带光谱分析仪连接于所述光栅传感器的光纤输出端。

在其中一种实施例中，所述混凝土氯离子监测装置还包括信号处理模组，所述信号处理模组与所述宽带光谱分析仪通信连接。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用本实用新型的安装结构及混凝土氯离子监测装置，该安装结构的壳体置于混凝土内部，壳体设有容置空间以及与容置空间连通的通孔，混凝土内的氯离子能够通过通孔进入到容置空间内，光栅传感器安装于容置空间内，并用于感测氯离子，光栅传感器为长周期光纤光栅传感器，使得长周期光纤光栅传感器能够在容置空间内感测氯离子，并且通过设置壳体，使得壳体能够承受混凝土的自身重量，从而保护长周期光纤光栅传感器不会因为混凝土的自重而损坏，进而增加了使用寿命。

附图说明

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。

其中：

图1为一个实施例中安装结构的俯视图。

图2为图1所示安装结构的主视图。

图3为图2所示安装结构的左视图。

图4为一个实施例中壳体在混凝土内部的布设示意图。

图5为一个实施例中混凝土氯离子监测装置的示意图。

附图标记：

1、壳体；11、容置空间；111、第一空间；112、第二空间；12、通孔；121、第一孔；122、第二孔；13、第一壁；14、第二壁；15、侧壁；2、滤膜；3、第一安装管；4、第二安装管；5、超宽带光源；6、第一耦合器；7、第二耦合器；8、宽带光谱分析仪；9、信号处理模组；100、混凝土；200、输入端；300、输出端。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

请一并结合图1至图4，现对本实用新型提供的安装结构进行说明，安装结构用于混凝土氯离子监测装置中。安装结构包括壳体1和光栅传感器(图中未示出)，壳体1置于混凝土100内部，壳体1设有容置空间11，以及与容置空间11连通的通孔12，混凝土100内部的氯离子能够通过通孔12进入到容置空间11内，光栅传感器安装于容置空间11内，并用于感测氯离子，光栅传感器为长周期光纤光栅传感器。具体的，壳体1的材质为聚乳酸结构件。

可以理解的是，该安装结构的壳体1置于混凝土100内部，壳体1设有容置空间11以及与容置空间11连通的通孔12，混凝土100内的氯离子能够通过通孔12进入到容置空间11内，光栅传感器安装于容置空间11内，并用于感测氯离子，光栅传感器为长周期光纤光栅传感器，使得长周期光纤光栅传感器能够在容置空间11内感测氯离子，并且通过设置壳体1，使得壳体1能够承受混凝土100的自身重量，从而保护长周期光纤光栅传感器不会因为混凝土100的自重而损坏，进而增加了使用寿命。

在本实施例中，容置空间11包括第一空间111以及与第一空间111连通的两个第二空间112，通孔12与第一空间111连通，光栅传感器设置于第一空间111内，并至少部分固定在各第二空间112的壁面上。具体的，至少部分的光栅传感器通过使用聚酰亚胺高温屏蔽胶带固定在第二空间112的壁面上，从而提高光栅传感器在第一空间111内的稳定性。

进一步的，壳体1包括第一壁13、与第一壁13相对设置的第二壁14，以及连接于第一壁13和第二壁14的侧壁15，第一壁13、第二壁14和侧壁15围合形成容置空间11，通孔12包括第一孔121和第二孔122，第一壁13设有第一孔121，第二壁14设有第二孔122，第一孔121和第二孔122均与第一空间111连通，氯离子能够自第一孔121和第二孔122流入第一空间111内。通过设置第一孔121和第二孔122，使得氯离子能够从壳体1的两个方向进入到第一空间111内，从而使得光栅传感器能够提高监测氯离子浓度的准确性。

进一步的，第一孔121在第一壁13的延伸方向间隔设置多个，第二孔122在第二壁14的延伸方向间隔设置多个。通过设置多个第一孔121和第二孔122，使得氯离子能够从壳体1的两个方向不同位置进入到第一空间111内，从而提高监测氯离子浓度的准确性。

在一实施例中，如图2和图3所示，安装结构还包括多个滤膜2，各滤膜2分别安装于各第一孔121和各第二孔122的孔壁。具体的，滤膜2为尼龙滤膜。各滤膜2的周向涂上环氧树脂胶，并分别与各第一孔121和各第二孔122的孔壁粘连，待硬化24小时后，使得各滤膜2能够分别固定在各第一孔121和各第二孔122的孔壁上。滤膜2的设置，使得待测液体(氯离子)可以通过，而其余大颗粒无法通过，从而保证光栅传感器不受应力的影响。

在一实施例中，如图2和图5所示，安装结构还包括第一安装管3和第二安装管4，第一安装管3和第二安装管4相对设置，并分别设置于侧壁15，光栅传感器的光纤包括输入端200和输出端300，第一安装管3和第二安装管4分别与第二空间112连通，并分别用于安装输入端200和输出端300。具体的，第一安装管3和第二安装管4分别通过环氧树脂胶粘连在侧壁15上，第一安装管3和第二安装管4能够避免光栅传感器的光纤输入端200和输出端300与壳体1直接接触，从而保护光栅传感器的光纤输入端200和输出端300。

在本实施例中，第一安装管3和第二安装管4可根据实际需求使用相应长度的第一安装管3和第二安装管4，使得第一安装管3和第二安装管4能够伸出混凝土外部，从而避免光栅传感器的光纤输入端200和输出端300与混凝土直接接触，从而保护光栅传感器的光纤输入端200和输出端300。

请一并结合图1至图5，本实用新型还提供了一种混凝土氯离子监测装置，混凝土氯离子监测装置包括上述任一实施例的安装结构。

可以理解的是，混凝土氯离子监测装置使用了上述实施例的安装结构，使得壳体1能够承受混凝土100的自身重量，从而保护长周期光纤光栅传感器不会因为混凝土100的自重而损坏，进而增加了使用寿命。

在一实施例中，如图5所示，安装结构在混凝土100内阵列布设。这样，使得光栅传感器能够监测混凝土100的不同位置的氯离子，进而判断混凝土100不同位置的侵蚀程度。

在本实施例中，安装结构在混凝土100内的布设可根据需要的监测位置灵活布置。根据混凝土100结构的实际情况和设计要求，确定需要监测的区域。通常需要重点关注混凝土100结构中容易发生氯离子侵蚀和腐蚀的区域，如混凝土100表面、暴露在潮湿环境中的部位、与土壤接触的部位等。光栅传感器的布设深度应该根据混凝土100结构的设计要求和监测要求进行合理选择。通常应该在混凝土100表面至混凝土100结构内部布设光栅传感器。光栅传感器的布设密度应该根据具体情况和监测要求进行合理选择。在需要精细监测的区域，应该增加光栅传感器的布设密度。光栅传感器的数量应该足够，以反映混凝土100结构的整体情况。对于大型混凝土100结构，需要布设较多的光栅传感器以获取更全面的信息。

在一实施例中，继续如图5所示，混凝土氯离子监测装置还包括超宽带光源5、第一耦合器6、第二耦合器7和宽带光谱分析仪8，超宽带光源5和第一耦合器6连接于光栅传感器的光纤输入端200，第二耦合器7和宽带光谱分析仪8连接于光栅传感器的光纤输出端300。具体的，第一耦合器6和第二耦合器7采用LBTEK，超宽带光源5采用Amonics的ALS-CWDM，宽带光谱分析仪8采用AQ6370D。由于在混凝土100中布设多个光栅传感器，各光栅传感器的的各光纤的输入端200和输出端300分别通过第一耦合器6和第二耦合器7熔接。并用光纤热缩管对熔接部位进行保护。第一耦合器6与超宽带光源5连接，第二耦合器7与宽带光谱分析仪8连接。

可以理解的是，超宽带光源5产生激光光束，由第一耦合器6分成两束，然后分别经过两个光纤输入端200传输到各光栅传感器，各光栅传感器感测周围环境折射率发生变化，导致各光栅传感器的波长偏移，再从两个光纤输出端300传输到第二耦合器7，第二耦合器7将光束传输到宽带光谱分析仪8，宽带光谱分析仪8进行分析，利用波长偏量计算氯离子的浓度及侵蚀深度。

在本实施例中，混凝土氯离子监测装置还包括信号处理模组9，信号处理模组9与宽带光谱分析仪8通信连接。具体的，信号处理模组9为电脑端。宽带光谱分析仪8分析后的数据通过信号处理模组9将数据转换成可读取形式存储在网络中，从而达到实时在线监测氯离子在混凝土100的侵蚀过程。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种安装结构，其特征在于，包括：壳体和光栅传感器，所述壳体置于混凝土内部，所述壳体设有容置空间，以及与所述容置空间连通的通孔，所述混凝土内部的氯离子能够通过所述通孔进入到所述容置空间内，所述光栅传感器安装于所述容置空间内，并用于感测所述氯离子，所述光栅传感器为长周期光纤光栅传感器；

所述容置空间包括第一空间以及与所述第一空间连通的两个第二空间，所述通孔与所述第一空间连通，所述光栅传感器设置于所述第一空间内，并至少部分固定在各所述第二空间的壁面上。

2.根据权利要求1所述的安装结构，其特征在于，所述壳体包括第一壁、与所述第一壁相对设置的第二壁，以及连接于所述第一壁和所述第二壁的侧壁，所述第一壁、所述第二壁和所述侧壁围合形成所述容置空间，所述通孔包括第一孔和第二孔，所述第一壁设有所述第一孔，所述第二壁设有所述第二孔，所述第一孔和所述第二孔均与所述第一空间连通；

所述氯离子能够自所述第一孔和所述第二孔流入所述第一空间内。

3.根据权利要求2所述的安装结构，其特征在于，所述第一孔在所述第一壁的延伸方向间隔设置多个，所述第二孔在所述第二壁的延伸方向间隔设置多个。

4.根据权利要求3所述的安装结构，其特征在于，所述安装结构还包括多个滤膜，各所述滤膜分别安装于各所述第一孔和各所述第二孔的孔壁。

5.根据权利要求2所述的安装结构，其特征在于，所述安装结构还包括第一安装管和第二安装管，所述第一安装管和所述第二安装管相对设置，并分别设置于所述侧壁，所述光栅传感器的光纤包括输入端和输出端，所述第一安装管和所述第二安装管分别与所述第二空间连通，并分别用于安装所述输入端和所述输出端。

6.一种混凝土氯离子监测装置，其特征在于，所述混凝土氯离子监测装置包括如权利要求1-5任一项所述的安装结构。

7.根据权利要求6所述的混凝土氯离子监测装置，其特征在于，所述安装结构在所述混凝土内阵列布设。

8.根据权利要求7所述的混凝土氯离子监测装置，其特征在于，所述混凝土氯离子监测装置还包括超宽带光源、第一耦合器、第二耦合器和宽带光谱分析仪，所述超宽带光源和所述第一耦合器连接于所述光栅传感器的光纤输入端，所述第二耦合器和所述宽带光谱分析仪连接于所述光栅传感器的光纤输出端。

9.根据权利要求8所述的混凝土氯离子监测装置，其特征在于，所述混凝土氯离子监测装置还包括信号处理模组，所述信号处理模组与所述宽带光谱分析仪通信连接。