專利名稱：非接觸式混凝土電阻率測定儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種混凝土測定儀，特別涉及非接觸式混凝土電阻率測定儀。
背景技術：
混凝土結構工程廣泛應用于港口、鐵路、國防、工農業(yè)生產和生活等領域，但因耐久性等問題制約著其使用范圍。目前，種類繁多的測試技術和設備被應用于混凝土檢測方面；傳統(tǒng)混凝土損傷識別方法難以反映原位混凝土損傷狀態(tài)，無損檢測技術是獲得結構中原位混凝土真實損傷較佳途徑?；炷岭娮杪蕼y量法是一種較為新型無損檢測技術，具有簡單、快速、性價比高和可遠程實時監(jiān)測等優(yōu)點，將成為一種快速檢測、在線監(jiān)測和有效評價混凝土結構性能的新技術。混凝土電阻率指單位長度混凝土阻礙電流通過的能力，不僅能反映混凝土密實度和微觀結構，亦可準確地反映混凝土的損傷程度；混凝土電阻率越低，則腐蝕電流通過混凝土就越容易，鋼筋銹蝕劣化可能性就越大，故測量混凝土電阻率可有效評價其抗腐蝕能力和評估現(xiàn)有鋼筋腐蝕程度。此外，測定混凝土電阻率對于在線分析、實時、準確和動態(tài)地監(jiān)測其變化具有重要意義。傳統(tǒng)混凝土電阻率測量方式可分為接觸式和非接觸式兩類；較常用接觸式測量法主要為二電極法和四電極法，無損檢測法主要有超聲法、雷達法、聲發(fā)射法等。然而，現(xiàn)有混凝土電阻率測量法仍存在一定程度的不足，主要表現(xiàn)為傳統(tǒng)檢測技術和方法不僅受檢測環(huán)境和條件影響，而且因取樣的隨機性導致結果較為片面，現(xiàn)場檢測亦會導致混凝土結構損傷，如二電極法無法消除接觸電阻的影響，所測電阻為混凝土材料電阻、導線與測量儀器、導線與電極、電極與混凝土接觸電阻等的總和，并且接觸電阻與電極的材料、尺寸有關，不能真實地等價為混凝土材料的電阻率；四電極法可較好地降低接觸電阻的影響，但電極制作麻煩；使用直流電測量所得電阻率穩(wěn)定性和重復性差，其結論可信度低；交流電測量較復雜，頻率的選擇對電阻率亦有影響。相比之下，非接觸法能較好地消除接觸電阻，但采用直流電測量電阻會產生電容和極化效應，使測量值與實際值誤差很大；非接觸法目前僅適用于實驗室內對早期小體積的水泥基材料樣本的研究，實際工程的在線分析應用極少，且所需設備昂貴，如交流阻抗譜法等。鑒于現(xiàn)有混凝土電阻率測定法的不足，有必要開發(fā)適宜的混凝土電阻率測定儀。

發(fā)明內容
為了彌補現(xiàn)有測試法和設備在測定混凝土電阻率方面的不足，本發(fā)明提供了非接觸式混凝土電阻率測定儀?；陔姶呕ジ性?，埋設、澆筑于混凝土內可用于測定其電阻率，因其為非接觸式、無損測定裝置，彌補了現(xiàn)有混凝土電阻率測定法與設備的不足。為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明的技術方案是，非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于包括內工作芯筒和外工作芯筒，內工作芯筒與外工作芯筒之間采用螺栓組裝成雙殼筒體結構，螺栓是通過貫穿外工作芯筒上的通孔與內工作芯筒上帶螺紋的孔連接而達到緊固雙殼筒體結構的部件，雙殼筒體結構上設置有環(huán)形鐵芯和電流測定儀，環(huán)形鐵芯和電流測定儀分別環(huán)繞內工作芯筒和外工作芯筒的上下筒開口端、內工作芯筒的筒內壁以及外工作芯筒的筒外壁，外工作芯筒的筒內壁設置有感應線圈，感應線圈通過導線連接外工作芯筒外的電壓測定儀，外工作芯筒的筒外壁部位的鐵芯上纏繞有初級線圈，初級線圈通過導線連接外工作芯筒外的電源。本發(fā)明基于電磁互感原理，埋設、澆筑于混凝土內可用于測定其電阻率，因其為非接觸式、無損測定裝置，彌補了現(xiàn)有混凝土電阻率測定法與設備的不足，具有實時、精確、操作簡單、使用壽命長和無極化等優(yōu)點，適宜于長期實時監(jiān)測混凝土電阻率變化。本發(fā)明基于電磁互感原理，利用纏繞于鐵芯一邊的初級線圈在接通電源后，其周圍產生變化的電磁場，經由鐵芯提供的磁通路徑，將變化的電磁場進行施加于外工作芯筒和內工作芯筒間的雙殼體中的混凝土上，因電磁互感使得混凝土內產生感應電壓和環(huán)電流，若分別采用電壓測定儀和電流測定儀即可測得相應的感應電壓與環(huán)電流。實施時，需將所述的混凝土電阻率測定儀埋設、澆筑于混凝土內待測部位；若接通電源，則初級線圈將作為整個系統(tǒng)的激發(fā)部件，鐵芯可提供磁通路徑，雙殼體間的混凝土和感應線圈均作為次級線圈，分別利用電壓測定儀和電流測定儀測定感應線圈中的感應電壓與混凝土內環(huán)電流，即可獲得混凝土電阻率。本發(fā)明的特征還在于內工作芯筒與外工作芯筒為同心筒。本發(fā)明的特征還在于雙殼筒體之間澆筑混凝土。本發(fā)明的特征還在于感應線圈采用澆筑或擠壓成型工藝集成與于外工作芯筒中。本發(fā)明的特征還在于鐵芯處于內工作芯筒中的部分采用澆筑或擠壓成型工藝集成于內工作芯筒中。本發(fā)明的特征還在于所述的電源為可提供不同頻率和強弱的交流電的電源，是整個系統(tǒng)的供電裝置。本發(fā)明的特征還在于所述的電壓測試儀為高精度交流電壓測試儀，用以測定感應線圈產生的感應電壓，其值亦為雙殼筒體間混凝土內的感應電壓。本發(fā)明的特征還在于所述的電流測定儀為高精度交流電流測試儀，可測定雙殼筒體澆筑的混凝土互感過程中產生的環(huán)電流。本發(fā)明的特征還在于所述的鐵芯為導磁能力很強的磁性硅鋼片制成，起到提供磁通路徑作用。本發(fā)明的特征還在于所述的外工作芯筒采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂和丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，為兩個半筒體采用螺栓緊固成為一體，半筒體上面開有兩個或多個可貫穿螺栓的通孔。本發(fā)明的特征還在于所述的螺栓為非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂和丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，其端頭為六角型，螺桿上帶有外螺紋，可貫穿外工作芯筒，且可利用螺紋固定于內工作芯筒上，起到將外工作芯筒和內工作芯筒緊固為一體作用。本發(fā)明的特征還在于所述的內工作芯筒非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂和丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，采用澆筑或擠壓成型工藝將鐵芯和電流測定儀的一邊固定，其表面開有孔洞且孔洞內表面有螺紋用以緊固螺栓。本發(fā)明的特征還在于所述的初級線圈為漆包線圈，其通過導線連接電源且纏繞于鐵芯一邊，以產生變化電磁場，是整個系統(tǒng)的激發(fā)部件。本發(fā)明的特征還在于所述的感應線圈是分為兩段的漆包線圈，其一段的端頭為插槽式，另一段的端頭為相應的插頭式，感應線圈被采用澆筑或擠壓成型工藝集成于外工作芯筒中，組裝時將感應線圈的插頭和插槽端連接即可，另兩端通過導線連接電壓測定儀。本發(fā)明的特征還在于所述的外工作芯筒和內工作芯筒兩者間利用螺栓緊固為雙殼筒體結構，其間可澆筑混凝土，該混凝土可作為次級線圈，其內產生的環(huán)電流可利用電流測定儀即測得。本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明基于電磁互感原理提出，具有實時監(jiān)測、測量快速、再現(xiàn)性好和構造新穎等優(yōu)點，屬于無損、非接觸式混凝土電阻率測定技術，彌補了現(xiàn)有測定方法與設備的不足。2、本發(fā)明消除了傳統(tǒng)電阻率測試中電極與水泥基材料接觸所產生的收縮分離、電極腐蝕、接觸電阻、電極干擾、極化和電容效應等問題，提高了混凝土電阻率測試的精度。3、采用本發(fā)明能有效排除外界環(huán)境因素對測試裝置的影響，可長期測定不同環(huán)境條件下混凝土電阻率變化，其構造簡單、易于操作。


圖1為本發(fā)明實施例混凝土電阻率測定儀的結構示意圖；圖2為本發(fā)明混凝土電阻率測定儀的外工作芯筒結構剖面圖；圖3為本發(fā)明混凝土電阻率測定儀的內工作芯筒結構剖面圖；其中I為電源,2為電壓測試儀,3為外工作芯筒,4為內工作芯筒,5為螺栓,6為初級線圈，7為感應線圈，8為電流測定儀，9為導線，10為鐵芯，11帶螺紋的孔，12通孔。
具體實施例方式下面實施例是對本發(fā)明技術內容的進一步說明，但并非對本發(fā)明實質內容的限制。混凝土電阻率測定儀包括電源1、電流測定儀8、電壓測定儀2、鐵芯10、外工作芯筒3、導線9、內工作芯筒4、螺栓5、11帶螺紋的孔、12通孔、初級線圈6和感應線圈7?；炷岭娮杪蕼y定儀包括內工作芯筒4和外工作芯筒3，內工作芯筒4與外工作芯筒3之間采用螺栓5組裝成雙殼筒體結構，螺栓5是通過貫穿外工作芯筒3上的通孔12與內工作芯筒4上帶螺紋的孔11連接而達到緊固雙殼筒體結構的部件，雙殼筒體結構上設置有一個環(huán)形鐵芯10和一個電流測定儀8，環(huán)形鐵芯10和電流測定儀8分別環(huán)繞內工作芯筒4和外工作芯筒3的上下筒開口端、內工作芯筒4的筒內壁以及外工作芯筒3的筒外壁，外工作芯筒3的筒內壁設置有感應線圈7，感應線圈7通過導線9連接外工作芯筒3外的電壓測定儀2，外工作芯筒3的筒外壁部位的鐵芯10上纏繞有初級線圈6，初級線圈6通過導線9連接外工作芯筒3外的電源I。圖1為本發(fā)明實施例混凝土電阻率測定儀的結構示意圖，如圖1所示，感應線圈7通過導線9連接電壓測定儀2，且被采用澆筑或擠壓成型工藝集成于外工作芯筒3中，初級線圈6通過導線9連接電源1，并且纏繞于鐵芯10的一邊，而鐵芯10相應的對稱邊和電流測定儀8的一邊均被采用澆筑或擠壓成型工藝集成于內工作芯筒4中，外工作芯筒3和內工作芯筒4兩者間采用螺栓5組裝成為雙殼筒體結構，該雙殼筒體間可澆筑混凝土。圖2為本發(fā)明混凝土電阻率測定儀的外工作芯筒結構剖面圖，如圖2所示，外工作芯筒3為兩個薄壁半筒體采用六角螺栓5緊固成為整體，其上開有兩個或多個可供螺栓5貫穿的通孔12，外工作芯筒3中含有采用澆筑或擠壓成型工藝的感應線圈7。圖3為本發(fā)明混凝土電阻率測定儀的內工作芯筒結構剖面圖，如圖3所示，內工作芯筒4為具有一定尺寸的實心筒體，且采用澆筑或擠壓成型工藝將鐵芯10的一邊和電流測定儀8—邊集成為一體，其上兩個或多個開有帶螺紋的孔11，通過螺栓5可將其與外工作芯筒3組裝成為整體。本發(fā)明的特征還在于內工作芯筒4與外工作芯筒3為同心筒。 本發(fā)明的特征還在于雙殼筒體之間澆筑混凝土。本發(fā)明的特征還在于感應線圈7采用澆筑或擠壓成型工藝集成于外工作芯筒3中。本發(fā)明的特征還在于鐵芯10處于內工作芯筒4中的部分采用澆筑或擠壓成型工藝集成于內工作芯筒中。本發(fā)明的特征還在于電源I為可提供不同頻率和強弱的交流電的電源，是整個系統(tǒng)的供電裝置。本發(fā)明的特征還在于所述的電壓測試儀2為高精度交流電壓測試儀，用以測定感應線圈7產生的感應電壓，其值亦為雙殼筒體間混凝土內的感應電壓。本發(fā)明的特征還在于所述的電流測定儀8為高精度交流電流測試儀，可測定雙殼筒體澆筑的混凝土互感過程中產生的環(huán)電流。本發(fā)明的特征還在于所述的鐵芯10為導磁能力很強的磁性硅鋼片制成，起到提供磁通路徑作用。本發(fā)明的特征還在于所述的外工作芯筒3為非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂和丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，為兩個半筒體采用螺栓5緊固成為一體，半筒體上面開有兩個或多個可貫穿螺栓5的通孔。本發(fā)明的特征還在于所述的螺栓5為非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂和丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，其端頭為六角型，螺桿上帶有外螺紋，可貫穿外工作芯筒3，且可利用螺紋固定于內工作芯筒4上，起到將外工作芯筒3和內工作芯筒4緊固為一體作用。本發(fā)明的特征還在于所述的內工作芯筒4為非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂和丙烯基樹脂及其改性聚合物樹脂類材料制成，采用澆筑或擠壓成型工藝將鐵芯10和電流測定儀8的一邊固定，其表面開有孔洞且孔洞內表面有螺紋用以緊固螺栓5。本發(fā)明的特征還在于所述的初級線圈6為漆包線圈，其通過導線9連接電源I且纏繞于鐵芯10 —邊，以產生變化電磁場，是整個系統(tǒng)的激發(fā)部件。本發(fā)明的特征還在于所述的感應線圈7為分為兩段的漆包線圈，其一段的端頭為插槽式，另一段的端頭為相應的插頭式，感應線圈7被采用澆筑或擠壓成型工藝集成于外工作芯筒3中，組裝時將感應線圈3的插頭和插槽端連接即可，另兩端通過導線9連接電壓測定儀2以間接獲取感應電壓。本發(fā)明的特征還在于所述的外工作芯筒3和內工作芯筒4兩者間利用螺栓5緊固為雙殼筒體結構，該結構間可澆筑混凝土，且混凝土可起到次級線圈作用，所產生的環(huán)電流可利用電流測定儀8測得。本發(fā)明基于電磁感應原理，利用纏繞于鐵芯10 —邊的初級線圈6在接通電源I后，其周圍產生變化的電磁場，經由鐵芯10提供的磁通路徑，將變化的電磁場進行施加于外工作芯筒3和內工作芯筒4間的雙殼體中的混凝土上，因電磁互感使得混凝土內產生感應電壓和環(huán)電流，若采用電壓測定儀2和電流測定儀8即可測得感應電壓與環(huán)電流。實施時，需將所述的混凝土電阻率測定儀埋設、澆筑于混凝土內待測部位；若接通電源1，則初級線圈6將作為激發(fā)部件，鐵芯10可提供磁通路徑，雙殼體間的混凝土和感應線圈7均作為次級線圈，分別利用電壓測定儀2與電流測定儀8測定感應線圈7中的感應電壓和混凝土內環(huán)電流，即可獲得混凝土電阻率，如下式(I)所示。
權利要求
1.非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于包括內工作芯筒和外工作芯筒，內工作芯筒與外工作芯筒之間采用螺栓組裝成雙殼筒體結構，螺栓是通過貫穿外工作芯筒上的通孔與內工作芯筒上帶螺紋的孔連接而達到緊固雙殼筒體結構的部件，雙殼筒體結構上設置有環(huán)形鐵芯和電流測定儀，環(huán)形鐵芯和電流測定儀分別環(huán)繞內工作芯筒和外工作芯筒的上下筒開口端、內工作芯筒的筒內壁以及外工作芯筒的筒外壁，外工作芯筒的筒內壁設置有感應線圈，感應線圈通過導線連接外工作芯筒外的電壓測定儀，外工作芯筒的筒外壁部位的鐵芯上纏繞有初級線圈，初級線圈通過導線連接外工作芯筒外的電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，內工作芯筒與外工作芯筒為同心筒。
3.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，雙殼筒體之間燒筑混凝土。
4.根據(jù)權利要求3所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，感應線圈采用澆筑或擠壓成型工藝集成于外工作芯筒中。
5.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，鐵芯處于內工作芯筒中的部分采用澆筑或擠壓成型工藝集成于內工作芯筒中。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，所述的電源為可提供不同頻率和強弱的交流電的電源。
7.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，所述的電壓測試儀為高精度交流電壓測試儀，用以測定感應線圈中的感應電壓。
8.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，所述的電流測定儀為高精度交流電流測試儀，可測定雙殼筒體間混凝土在電磁互感過程中產生的環(huán)電流。
9.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，所述的鐵芯為導磁能力很強的磁性硅鋼片。
10.根據(jù)權利要求1至5中任一權利要求所述的非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于，所述的外工作芯筒采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或者丙烯基樹脂制成，或者采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或者丙烯基樹脂的改性聚合物樹脂類材料制成，外工作芯筒為兩個半筒體，半筒體上開有兩個或多個可貫穿螺栓的通孔，兩個半筒體采用螺栓緊固成為一體的外工作芯筒；或者螺栓采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或者丙烯基樹脂制成，或者采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或者丙烯基樹脂的改性聚合物樹脂類材料制成，螺栓端頭為六角型，螺桿外帶有螺紋，可貫穿外工作芯筒，且外工作芯筒利用螺紋固定于內工作芯筒上，起到將外工作芯筒和內工作芯筒組裝為一體作用；或者內工作芯筒采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或者丙烯基樹脂制成，或者采用非導電類的酚醛塑料、聚氨酯塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯塑料、有機硅樹脂或者丙烯基樹脂的改性聚合物樹脂類材料制成，內工作芯筒采用澆筑或擠壓成型工藝將鐵芯和電流測定儀的一邊固定，內工作芯筒表面開有含螺紋的孔洞以緊固螺栓；或者初級線圈為漆包線圈，初級線圈通過導線連接電源且纏繞于鐵芯一邊，以產生變化電磁場，是整個系統(tǒng)的激發(fā)部件；或者感應線圈是分為兩段的漆包線圈，其一段的一端端頭為插槽式，另一段的一端端頭為相應的插頭式，感應線圈采用澆筑或擠壓成型工藝集成于外工作芯筒中，組裝時將感應線圈的插頭和插槽端連接即可，兩段漆包線圈的另兩端分別通過導線連接電壓測定儀.
全文摘要
非接觸式混凝土電阻率測定儀，其特征在于包括內工作芯筒和外工作芯筒，內工作芯筒與外工作芯筒之間采用螺栓組裝成雙殼筒體結構，雙殼筒體結構上設置有環(huán)形鐵芯和電流測定儀，環(huán)形鐵芯和電流測定儀分別環(huán)繞內工作芯筒和外工作芯筒的上下筒開口端、內工作芯筒的筒內壁以及外工作芯筒的筒外壁，外工作芯筒的筒內壁設置有感應線圈，感應線圈通過導線連接外工作芯筒外的電壓測定儀，外工作芯筒的筒外壁部位的鐵芯上纏繞有初級線圈，初級線圈通過導線連接外工作芯筒外的電源。本發(fā)明基于電磁互感原理，埋設、澆筑于混凝土內可用于測定其電阻率，適宜于長期實時監(jiān)測混凝土電阻率變化。
文檔編號G01R27/02GK103149440SQ20131007152
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權日2013年3月6日
發(fā)明者劉鵬, 宋力, 余志武, 蔣麗忠, 陳令坤 申請人:中南大學, 高速鐵路建造技術國家工程實驗室