混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的傳感器穩(wěn)定性差、使用壽命短的問題。本混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器包括保護層，在保護層中部形成有容納腔；緩沖劑，填充于容納腔內(nèi)；集成電路板，設(shè)置于容納腔內(nèi)；充電電源，設(shè)置于容納腔內(nèi)且與集成電路板電連接；若干感應(yīng)組件，設(shè)置于容納腔內(nèi)且均勻分布于集成電路板外邊緣。本實用新型具有穩(wěn)定性好、使用壽命長的優(yōu)點。
【專利說明】
混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建筑材料，在現(xiàn)代建筑中基本離不開混凝土。混凝土可以根據(jù)不同的性質(zhì)進行很多種的分類，雖然其作為一種耐久性材料，但其本質(zhì)是一種非均勻的多孔材料，在二氧化碳、水、氯離子、硫酸鹽等介質(zhì)的侵蝕作用下，及不可避免的外來因素的影響，混凝土?xí)铀倨茐模褂脡勖s短。最顯著的表現(xiàn)為強度降低、形變、斷裂、風(fēng)化、堿-硅酸反應(yīng)等等。
[0003]混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中由于受環(huán)境荷載作用，疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的影響，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故。為了有效地避免突發(fā)事故的發(fā)生，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，必須對此類結(jié)構(gòu)進行實時的“健康”監(jiān)測，并及時進行修復(fù)。
[0004]為了檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否發(fā)生變化，通常在混凝土中埋入傳感器，埋入式傳感器在材質(zhì)上需要與混凝土具有較為接近的熱膨脹系數(shù)，以減小溫度應(yīng)力的影響。二者還應(yīng)具有良好的粘結(jié)，以保證協(xié)調(diào)變形、共同工作。此外，傳感器的尺寸也應(yīng)當(dāng)有所限制，不應(yīng)對傳感器周圍混凝土的物理性能和連續(xù)性產(chǎn)生太大的影響。因此，埋入式傳感器的應(yīng)用受到了很大限制。埋入式傳感器應(yīng)用受限的另一個重要原因是其使用壽命問題?；炷两Y(jié)構(gòu)的使用壽命一般為50年甚至上百年，而目前埋入式傳感器的穩(wěn)定性和可靠性一般僅能維持15年左右，且埋入式傳感器由于被埋入在結(jié)構(gòu)內(nèi)部難以直接進行替換。因此，在傳感器老化后難以對結(jié)構(gòu)繼續(xù)監(jiān)測。對于混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器來說，耐久性不足已成為限制其在混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測中進一步應(yīng)用的瓶頸問題，亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種穩(wěn)定性好、使用壽命長的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器。
[0006]本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，其特征在于，包括
[0007]保護層，在保護層中部形成有容納腔；
[0008]緩沖劑，填充于容納腔內(nèi)；
[0009]集成電路板，設(shè)置于容納腔內(nèi)；
[0010]充電電源，設(shè)置于容納腔內(nèi)且與集成電路板電連接；
[0011]若干感應(yīng)組件，設(shè)置于容納腔內(nèi)且均勻分布于集成電路板外邊緣。
[0012]在上述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器中，感應(yīng)組件包括壓電觸角和徑向設(shè)于集成電路板上的磁感線圈，壓電觸角一端抵靠在容納腔內(nèi)壁上，另一端抵靠與磁感線圈相連。
[0013]在上述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器中，所述保護層由混凝土耦合劑形成。
[0014]在上述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器中，在集成電路板上設(shè)有陀螺儀。
[0015]在上述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器中，本傳感器還包括溫濕度傳感器，溫濕度傳感器一端設(shè)于集成電路板上，另一端抵靠在容納腔內(nèi)壁上。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型外部采用混凝土耦合劑包裹形成保護層，其性能與混凝土相近，以適應(yīng)施工過程的粗放性，保證傳感器主體正常運作;傳感器主體結(jié)構(gòu)從內(nèi)而外主要由陀螺儀、內(nèi)部集成電路、磁感線圈及壓電觸角、充電電源、溫濕度傳感器、緩沖劑、混凝土耦合劑組成，能很好的適應(yīng)施工過程帶來的粗放性且不受使用影響。另外本項目傳感器采用長效充電電池，延長了傳感器的使用壽命，使其耐久性得到大幅提高，且比傳統(tǒng)傳感器的性能更加穩(wěn)定，解決了應(yīng)用過程中的耐久性問題。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1、保護層;2、緩沖劑;3、壓電觸角；4、磁感線圈；5、溫濕度傳感器;6、充電電源;7、集成電路板;8、陀螺儀。
【具體實施方式】
[0019]以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0020]如圖1所示，本混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器包括保護層I，在保護層I中部形成有容納腔;緩沖劑2，填充于容納腔內(nèi)；集成電路板7，設(shè)置于容納腔內(nèi)；充電電源6，設(shè)置于容納腔內(nèi)且與集成電路板7電連接;多個感應(yīng)組件，設(shè)置于容納腔內(nèi)且均勻分布于集成電路板7外邊緣。
[0021]通過將傳感器主要傳感部件設(shè)置于保護層I內(nèi)，從而使得在講本傳感器埋入于混凝土中時，混凝土不會從保護層I內(nèi)的傳感部件造成損壞，緩沖劑2不僅起到穩(wěn)固傳感部件在保護層I內(nèi)的位置，而且在混凝土澆筑時所產(chǎn)生的作用力傳遞至保護層I上，緩沖劑2起到緩沖作用，避免傳感部件受到強烈沖擊造成損壞，充電電源6采用長效充電電池，從而延長了傳感器的使用壽命，使其耐久性得到大幅提高，且比傳統(tǒng)傳感器的性能更加穩(wěn)定，解決了應(yīng)用過程中的耐久性問題。
[0022]進一步的，感應(yīng)組件包括壓電觸角3和徑向設(shè)于集成電路板7上的磁感線圈4，壓電觸角3—端抵靠在容納腔內(nèi)壁上，另一端抵靠與磁感線圈4相連。通過磁感實現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土凝固時間點監(jiān)測，取代經(jīng)驗值及常規(guī)檢測手段，提前預(yù)知混凝土的強度走向，從而縮短工期及安全施工。
[0023]進一步的，保護層I由混凝土耦合劑形成?；炷榴詈蟿┬阅芘c混凝土相近，以適應(yīng)施工過程的粗放性，保證傳感器主體正常運作。
[0024]進一步的，在集成電路板7上設(shè)有陀螺儀8。由于混凝土產(chǎn)生裂痕或內(nèi)部挫傷，導(dǎo)致裂痕內(nèi)充滿空氣或水分，以及由于挫裂導(dǎo)致位置變化，從而傳感器測得的周圍材料的介電常數(shù)變化，從而在數(shù)據(jù)篩選及優(yōu)化處理后的終端設(shè)備中讀取到混凝土的現(xiàn)實狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)值超過設(shè)定的安全范圍時，將會得到警示。在混凝土結(jié)構(gòu)整體發(fā)生形變時，例如房屋局部沉降，陀螺儀8將會超過預(yù)設(shè)的修正值，在形變范圍達(dá)到一定程度時，同樣在終端設(shè)備上會得到警示，通過陀螺儀8可以實時監(jiān)測混凝土主梁及附屬結(jié)構(gòu)的內(nèi)部變化及整體結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。
[0025]進一步的，本傳感器還包括溫濕度傳感器5，溫濕度傳感器5—端設(shè)于集成電路板7上，另一端抵靠在容納腔內(nèi)壁上。使用溫濕度傳感器5，結(jié)合溫濕度調(diào)節(jié)裝置，如空調(diào)，地暖，濕度控制器等等，在傳感器監(jiān)測到溫濕度數(shù)值低于預(yù)設(shè)范圍，通過終端設(shè)備反饋至溫濕度裝置，從而能夠形成自我調(diào)節(jié)的智能體系，可以廣泛應(yīng)用到居民住宅，辦公大樓，公路等等，形成初級智能體。
[0026]本傳感器外部采用混凝土耦合劑包裹形成保護層I，其性能與混凝土相近，以適應(yīng)施工過程的粗放性，保證傳感器主體正常運作；傳感器主體結(jié)構(gòu)從內(nèi)而外主要由陀螺儀8、內(nèi)部集成電路、磁感線圈4及壓電觸角3、充電電源6、溫濕度傳感器5、緩沖劑2、混凝土耦合劑組成，能很好的適應(yīng)施工過程帶來的粗放性且不受使用影響。
[0027]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，其特征在于，包括 保護層，在保護層中部形成有容納腔； 緩沖劑，填充于容納腔內(nèi)； 集成電路板，設(shè)置于容納腔內(nèi)； 充電電源，設(shè)置于容納腔內(nèi)且與集成電路板電連接； 若干感應(yīng)組件，設(shè)置于容納腔內(nèi)且均勻分布于集成電路板外邊緣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，其特征在于，感應(yīng)組件包括壓電觸角和徑向設(shè)于集成電路板上的磁感線圈，壓電觸角一端抵靠在容納腔內(nèi)壁上，另一端抵靠與磁感線圈相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，其特征在于，所述保護層由混凝土親合劑形成。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，其特征在于，在集成電路板上設(shè)有陀螺儀。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器，其特征在于，本傳感器還包括溫濕度傳感器，溫濕度傳感器一端設(shè)于集成電路板上，另一端抵靠在容納腔內(nèi)壁上。
【文檔編號】G01D21/02GK205537774SQ201620338325
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】程旭東
【申請人】程旭東