基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪的制作方法
基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪的制作方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本实用新型属建筑材料检测，涉及混凝土质量测试，特别是基于钢筋电极二维混凝土参数测试。
(二)
【背景技术】
[0002]混凝土是广泛用于房屋建筑、桥梁工程、水利工程等的一种重要的工程材料，混凝土健康检测和监测仪器是保证混凝土安全长久运行的技术手段。混凝土健康的预测、预报、诊断是当今国际上急需攻克的主要难题之一。公路、桥梁、大坝以及其他工用民用建筑，都需进行定期的或实时的健康检测和监测。然而现有的混凝土质量检测手段还不能完全适应建设发展的需要。专利号为ZL 2006100200932.8中国专利《基于阻抗成像的混凝土损伤检测方法与设备》，以检测混凝土损伤为目的，采用了阻抗成像的技术，取得了较好效果。但在实际使用中，由于检测电极与混凝土不能很好的兼容，存在一定的应用局限。
[0003]专利号为ZL 2012 I 0199249.0的中国专利《以钢筋为电极的混凝土参数检测仪》，利用发射电极激励信号和接收电极的响应信号之间的关系，判断混凝土参数。该实用新型主要检测参数，没有检测其他的异常行为。
[0004]专利号为ZL 2013 I 0029782.7的中国专利《以钢筋为电极的混凝土监测仪以及监控检测方法》，利用钢筋做电极，检测两个钢筋电极之间的电参数，判断混凝土参数。该实用新型提出了一种监控方法，但没有根据钢筋混凝土的不同结构给出不同的测试方法。
(三)【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是在提供一种基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，为设有平行钢筋的面状二维混凝土提供健康检测，及时发现混凝土病变并预报预警。
[0006]本实用新型的目的是这样达到的:混凝土参数测量仪由4个测量接口，通信接口，混凝土电压放大器，电阻，正弦信号发生器、电阻电压放大器，混凝土电压模数转换器，电阻电压模数转换器和微处理器构成。
[0007]在混凝土内同一水平面上线性铺设相互平行的η根钢筋电极；钢筋电极连接到钢筋电极与多路开关连接电缆，钢筋电极与多路开关连接电缆与多路开关组合中的一个η选一多路开关的电缆连接器连接，通过η选一开关电路，经测量接插件将二维混凝土的钢筋电极与混凝土参数测量仪接通；混凝土参数测量仪输出数据到数据采集服务器。
[0008]所述钢筋电极由钢筋和电缆接插件组成，钢筋和电缆接插件焊接，钢筋埋入混凝土中，电缆接插件露出混凝土外，用于连接钢筋电极与多路开关连接电缆。
[0009]钢筋电极与多路开关连接电缆由电极接插件，一根一分四的同轴电缆，4个多路开关接插件构成，将4个多路开关接插件序号编号为1-4 ;多路开关组合由四个相同的η选一多路开关组成，η选一多路开关受微处理器控制，4个多路开关分别编号为1-4号；多路开关共有号为1-η的η个电缆连接器，钢筋电极连接到电极接插件，η个电缆连接器与相同序号的多路开关接插件连接，测量接插件连接到混凝土参数测量电路。
[0010]混凝土参数测量仪的4个测量接口依次排序为测量接口 1、测量接口 2、测量接口3、测量接口 4 ;测量接口 4的一端与正弦信号发生器连接，另一端与4号多路开关的测量接插件连接；测量接口 I的一端与电阻连接，另一端与I号多路开关的测量接插件连接；测量接口 3的一端与混凝土电压放大器的正输入连接，另一端与3号多路开关的测量接插件连接；测量接口 2的一端与混凝土电压放大器的负输入连接，另一端与2号多路开关的测量接插件连接；测量接口 4和测量接口 I连接的混凝土与正弦信号发生器的输出端口、电阻一起组成串联电路；混凝土电压放大器将测量接口 2和测量接口 3之间的电压放大后，经过混凝土电压模数转换器将模拟信号转换为数字信号送给微处理器；电阻电压放大器放大电阻两端的电压，经过电阻电压模数转换器将模拟信号转换为数字信号送给微处理器；微处理器控制正弦信号发生器的频率；通信接口用于微处理器和数据采集服务器通信，将数据采集服务器的指令传送给微处理器，将微处理器的数据传送给数据采集服务器。
[0011]本实用新型的积极效果是:
[0012]1、检测二维混凝土健康状况，并对建筑物及时作出质量评估，特别是房屋建筑、桥梁工程、水利工程等关系重大民生的建筑物混凝土安全情况做出正确判断。
[0013]2、实时监测混凝土健康状况，及时发现混凝土病变并预报预警，将安全事故消灭在发生前，避免重大事故发生。
[0014]3、为二维混凝土健康监测提供测试仪器，基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，使用方便可靠，检测效果显著。
(四)
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型总体组成示意图。
[0016]图2是面状混凝土示意图。
[0017]图3是钢筋电极结构示意图。
[0018]图4是钢筋电极与多路开关连接电缆。
[0019]图5是多路开关组合中的η选一开关组成结构图。
[0020]图6是混凝土参数测量电路图。
[0021]图7是实施例中η选一开关选择为64选一开关电路图。
[0022]图8是混凝土参数测量电路中正弦信号发生器电路图。
[0023]图9是混凝土电压放大器和电阻电压放大器采用相同的放大电路
[0024]图10是实施例中，微处理器选择TMS320F2812集成电路的电路图。
[0025]图中，I面状混凝土、2钢筋电极与多路开关连接电缆、3多路开关组合、4混凝土参数测量电路、5数据采集服务器、6混凝土、7-1?7-η钢筋电极、8钢筋、9电缆接插件、10电极接插件、11-1?11-4 一分四同轴电缆、12-1?12-4多路开关接插件、13η选一开关电路、14-1?14-η电缆连接器、15测量接插件、16-1?16_4测量接口、17混凝土电压放大器、18电阻、19正弦信号发生器、20电阻电压放大器、21混凝土电压模数转换器、22电阻电压模数转换器、23微处理器、24通信接口。
(五)
【具体实施方式】
[0026]本实用新型基于钢筋电极的二维混凝土的参数测试。参见附图1。整体结构包括面状混凝土 1、钢筋电极与多路开关连接电缆2、多路开关组合3、混凝土参数测量电路4和数据采集服务器5。
[0027]参见图2、3。
[0028]根据设计要求，确定混凝土的钢筋电极总数η。本实施例中，设置的根据电极η =64。在混凝土 6内同一水平面上线性铺设相互平行的η根钢筋电极7-1?7_η，将钢筋电极依次编号为1，2，3，……，η-2，η-1，η。钢筋电极由钢筋8和电缆接插件9组成，钢筋8和电缆接插件9焊接，钢筋8埋入混凝土中，电缆接插件9露出混凝土外用于连接到钢筋电极与多路开关连接电缆2。
[0029]参见图4。
[0030]钢筋电极与多路开关连接电缆2用于与多路开关连接。钢筋电极与多路开关连接电缆由一个电极接插件10，一根一分四的同轴电缆11，4个多路开关接插件12-1?12-4构成。钢筋电极与多路开关连接电缆的编号与所连接的钢筋电极编号一致。将4个多路开关接插件序号编号为1-4，并与相同序号的η选一开关的电缆连接器连接。
[0031]参见图5、7。
[0032]多路开关组合3由四个相同的η选一开关组成。将4个η选一开关分别编号为1-4号，η选一开关的使用受微处理器控制。
[0033]η选一开关组成结构如图5。η选一开关由η选一开关电路13、电缆连接器14_1?14-η、测量接插件15构成。η选一开关共有η个电缆连接器，将其编号为1_η，电缆连接器与相同序号的钢筋电极与多路开关连接电缆的多路开关接插件连接。测量接插件15与混凝土参数测量电路的测量接口连接。
[0034]本实施例的η选一开关电路为64选一开关电路电路。
[0035]64选一的η 选一开关电路如图7。由9片美国国家半导体公司的芯片丽74HC4051组成，Ul?U9。图中连接端NI?Ν64分别与64个BNC母头连接，BNC母头与电极阵列电缆检测器接插件连接。连接端Α、B、C、E、D、F与微处理器连接。
[0036]参见图6、8、9、10。
[0037]混凝土参数测量电路是本实用新型的关键部件。混凝土参数测量电路有4个测量接口 16-1?16-4，将测量接口依次排序为测量接口 1、测量接口 2、测量接口 3、测量接口 4。测量接口 4 一端与正弦信号发生器19连接，另一端与4号多路开关的测量接插件15连接。测量接口 I 一端与电阻18连接，另一端与I号多路开关的测量接插件15连接。测量接口
3—端与混凝土电压放大器17的正输入连接，另一端与3号多路开关的测量接插件15连接。测量接口 2 —端与混凝土电压放大器17的负输入连接，另一端与2号多路开关的测量接插件15连接。测量接口 4和测量接口 I连接混凝土与正弦信号发生器19的输出端口、电阻18 —起组成串联电路。混凝土电压放大器17将测量接口 2和测量接口 3之间的电压放大后，经过混凝土电压模数转换器21将模拟信号转换为数字信号送给微处理器23。电阻电压放大器20放大电阻18两端的电压，经过电阻电压模数转换器22将模拟信号转换为数字信号送给微处理器23。微处理器控制正弦信号发生器的频率。通信接口 24用于微处理器和数据采集服务器通信，将数据采集服务器的指令传送给微处理器，将微处理器的数据传送给数据采集服务器。
[0038]正弦信号发生器电路图如图8.正弦信号发生器US为DDS集成电路，型号为AD9852,由美国Analog Devices公司生产。
[0039]混凝土电压放大器和电阻电压放大器采用相同的放大电路，如图9。UAl为美国国家半导体公司生产的集成电路DAC1210，UA2为美国ANALOG DEVICES公司生产的集成电路AD811.A_IN为模拟输入端，A_0UT为放大输出端。A_D1_A_D10连接到微处理器，在微处理器控制下设置为增益大小。
[0040]图10是本实施例采用的微处理器电路图。微处理器选择美国德州仪器生产的集成电路TMS320F2812，该集成电路集成了模数转换器。图中ADC_IN1连接到混凝土电压放大器，ADC_IN2连接到电阻土电压放大器。DDS_A0-DDS_A5, DDS_D0_DDS_D7为正弦信号发生器控制线，连接到正弦信号发生器。A_D1-A_D10连接到程控放大器，控制程控放大器的放大倍数。
[0041]数据采集服务器选用各种类型的电脑，比如笔记本或台式机。通过通信接口与微处理器连接，用于向微处理器发送命令，或接收微处理器的数据，并判断混凝土是否有异常。
[0042]本实施例中的通信接口电路采用郑州一领电子科技有限公司M905R-433无线透明传输模块，数据采集服务器和微处理器各接一个，构成无线通信接口。
[0043]本实施例的其他部件的选择为:电缆接插件9为BNC连接器的公头；电极接插件10为BNC连接器的母头；多路开关接插件12为BNC连接器的公头；电缆连接器14_1?14_n为BNC连接器的母头；测量接插件15为BNC连接器的公头；测量接口 16-1?16_4为BNC连接器的母头。
[0044]本实用新型对二维钢筋混凝土的检测由微处理器实施。微处理器对混凝土参数测量电路中正弦信号发生器发出不同频率信号，通过对混凝土电压放大和电阻电压的放大，对二维混凝土上各个电极进行不同频率的阻抗模和相位的测量和监控。在监控测量中，通过微处理器选择不同的数个测量频率，测量出二维混凝土的阻抗模和相位值。通过不同频率下测得的同样规格的正常二维混凝土的阻抗模和相位值，与被测二维混凝土比较，判断出二维混凝土的健康状况，并根据不同测量点的数据找出混凝土异常状况的具体位置。
【主权项】
1.一种基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:混凝土参数测试仪由4个测量接口(16-1?16-4)，通信接口(24)，混凝土电压放大器(17)，电阻(18)，正弦信号发生器(19)、电阻电压放大器(20)，混凝土电压模数转换器(21)，电阻电压模数转换器(22)和微处理器(23)构成; 在混凝土内同一水平面上线性铺设相互平行的η根钢筋电极(7-1?7-η);钢筋电极连接到钢筋电极与多路开关连接电缆(2)，钢筋电极与多路开关连接电缆(2)与多路开关组合中的一个η选一多路开关的电缆连接器(14-1?14-η)连接，通过η选一开关电路，经测量接插件(15)将二维混凝土的钢筋电极与混凝土参数测试仪接通；混凝土参数测试仪(4)输出数据到数据采集服务器(5)。2.如权利要求1所述的基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:所述钢筋电极由钢筋⑶和电缆接插件(9)组成，钢筋⑶和电缆接插件(9)焊接，钢筋⑶埋入混凝土中，电缆接插件(9)露出混凝土外，用于连接钢筋电极与多路开关连接电缆(2)。3.如权利要求1所述的基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:钢筋电极与多路开关连接电缆⑵由电极接插件(10)，一根一分四的同轴电缆(11)，4个多路开关接插件(12-1?12-4)构成，将4个多路开关接插件序号编号为1-4 ;多路开关组合(3)由四个相同的η选一多路开关组成，η选一多路开关受微处理器(23)控制，4个多路开关分别编号为1-4号；多路开关共有号为1-η的η个电缆连接器，钢筋电极连接到电极接插件(10)，η个电缆连接器与相同序号的多路开关接插件连接，测量接插件(15)连接到混凝土参数测量电路⑷。4.如权利要求1所述的基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:混凝土参数测试仪的4个测量接口(16-1?16-4)依次排序为测量接口 1、测量接口 2、测量接口.3、测量接口 4 ;测量接口 4的一端与正弦信号发生器(19)连接，另一端与4号多路开关的测量接插件连接；测量接口 I的一端与电阻(18)连接，另一端与I号多路开关的测量接插件(15)连接；测量接口 3的一端与混凝土电压放大器(17)的正输入连接，另一端与3号多路开关的测量接插件(15)连接；测量接口 2的一端与混凝土电压放大器(17)的负输入连接，另一端与2号多路开关的测量接插件(15)连接；测量接口 4和测量接口 I连接的混凝土与正弦信号发生器的输出端口、电阻一起组成串联电路；混凝土电压放大器(17)将测量接口 2和测量接口 3之间的电压放大后，经过混凝土电压模数转换器(21)将模拟信号转换为数字信号送给微处理器(23);电阻电压放大器(20)放大电阻两端的电压，经过电阻电压模数转换器(22)将模拟信号转换为数字信号送给微处理器；微处理器控制正弦信号发生器(19)的频率；通信接口(24)用于微处理器和数据采集服务器通信，将数据采集服务器的指令传送给微处理器，将微处理器的数据传送给数据采集服务器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪。混凝土参数测试仪由4个测量接口，通信接口，混凝土电压放大器，电阻，正弦信号发生器、电阻电压放大器，混凝土电压模数转换器，电阻电压模数转换器和微处理器构成。在混凝土内同一水平面上线性铺设相互平行的n根钢筋电极。钢筋电极连接到钢筋电极与多路开关连接电缆，钢筋电极与多路开关连接电缆与多路开关组合中的一个n选一多路开关的电缆连接器连接，通过n选一开关电路，经测量接插件将二维混凝土的钢筋电极与混凝土参数测量仪接通。混凝土参数测量仪输出数据到数据采集服务器。本测试仪能实时发现混凝土病变并预报预警，监控建筑物质量。使用方便可靠，检测效果显著。
【IPC分类】G01N27/02
【公开号】CN204694667
【申请号】CN201520402393
【发明人】莫思特, 李亮, 谭洁, 李碧雄
【申请人】四川大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月11日
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本实用新型属建筑材料检测，涉及混凝土质量测试，特别是基于钢筋电极二维混凝土参数测试。
(二)
【背景技术】
[0002]混凝土是广泛用于房屋建筑、桥梁工程、水利工程等的一种重要的工程材料，混凝土健康检测和监测仪器是保证混凝土安全长久运行的技术手段。混凝土健康的预测、预报、诊断是当今国际上急需攻克的主要难题之一。公路、桥梁、大坝以及其他工用民用建筑，都需进行定期的或实时的健康检测和监测。然而现有的混凝土质量检测手段还不能完全适应建设发展的需要。专利号为ZL 2006100200932.8中国专利《基于阻抗成像的混凝土损伤检测方法与设备》，以检测混凝土损伤为目的，采用了阻抗成像的技术，取得了较好效果。但在实际使用中，由于检测电极与混凝土不能很好的兼容，存在一定的应用局限。
[0003]专利号为ZL 2012 I 0199249.0的中国专利《以钢筋为电极的混凝土参数检测仪》，利用发射电极激励信号和接收电极的响应信号之间的关系，判断混凝土参数。该实用新型主要检测参数，没有检测其他的异常行为。
[0004]专利号为ZL 2013 I 0029782.7的中国专利《以钢筋为电极的混凝土监测仪以及监控检测方法》，利用钢筋做电极，检测两个钢筋电极之间的电参数，判断混凝土参数。该实用新型提出了一种监控方法，但没有根据钢筋混凝土的不同结构给出不同的测试方法。
(三)【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是在提供一种基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，为设有平行钢筋的面状二维混凝土提供健康检测，及时发现混凝土病变并预报预警。
[0006]本实用新型的目的是这样达到的:混凝土参数测量仪由4个测量接口，通信接口，混凝土电压放大器，电阻，正弦信号发生器、电阻电压放大器，混凝土电压模数转换器，电阻电压模数转换器和微处理器构成。
[0007]在混凝土内同一水平面上线性铺设相互平行的η根钢筋电极；钢筋电极连接到钢筋电极与多路开关连接电缆，钢筋电极与多路开关连接电缆与多路开关组合中的一个η选一多路开关的电缆连接器连接，通过η选一开关电路，经测量接插件将二维混凝土的钢筋电极与混凝土参数测量仪接通；混凝土参数测量仪输出数据到数据采集服务器。
[0008]所述钢筋电极由钢筋和电缆接插件组成，钢筋和电缆接插件焊接，钢筋埋入混凝土中，电缆接插件露出混凝土外，用于连接钢筋电极与多路开关连接电缆。
[0009]钢筋电极与多路开关连接电缆由电极接插件，一根一分四的同轴电缆，4个多路开关接插件构成，将4个多路开关接插件序号编号为1-4 ;多路开关组合由四个相同的η选一多路开关组成，η选一多路开关受微处理器控制，4个多路开关分别编号为1-4号；多路开关共有号为1-η的η个电缆连接器，钢筋电极连接到电极接插件，η个电缆连接器与相同序号的多路开关接插件连接，测量接插件连接到混凝土参数测量电路。
[0010]混凝土参数测量仪的4个测量接口依次排序为测量接口 1、测量接口 2、测量接口3、测量接口 4 ;测量接口 4的一端与正弦信号发生器连接，另一端与4号多路开关的测量接插件连接；测量接口 I的一端与电阻连接，另一端与I号多路开关的测量接插件连接；测量接口 3的一端与混凝土电压放大器的正输入连接，另一端与3号多路开关的测量接插件连接；测量接口 2的一端与混凝土电压放大器的负输入连接，另一端与2号多路开关的测量接插件连接；测量接口 4和测量接口 I连接的混凝土与正弦信号发生器的输出端口、电阻一起组成串联电路；混凝土电压放大器将测量接口 2和测量接口 3之间的电压放大后，经过混凝土电压模数转换器将模拟信号转换为数字信号送给微处理器；电阻电压放大器放大电阻两端的电压，经过电阻电压模数转换器将模拟信号转换为数字信号送给微处理器；微处理器控制正弦信号发生器的频率；通信接口用于微处理器和数据采集服务器通信，将数据采集服务器的指令传送给微处理器，将微处理器的数据传送给数据采集服务器。
[0011]本实用新型的积极效果是:
[0012]1、检测二维混凝土健康状况，并对建筑物及时作出质量评估，特别是房屋建筑、桥梁工程、水利工程等关系重大民生的建筑物混凝土安全情况做出正确判断。
[0013]2、实时监测混凝土健康状况，及时发现混凝土病变并预报预警，将安全事故消灭在发生前，避免重大事故发生。
[0014]3、为二维混凝土健康监测提供测试仪器，基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，使用方便可靠，检测效果显著。
(四)
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型总体组成示意图。
[0016]图2是面状混凝土示意图。
[0017]图3是钢筋电极结构示意图。
[0018]图4是钢筋电极与多路开关连接电缆。
[0019]图5是多路开关组合中的η选一开关组成结构图。
[0020]图6是混凝土参数测量电路图。
[0021]图7是实施例中η选一开关选择为64选一开关电路图。
[0022]图8是混凝土参数测量电路中正弦信号发生器电路图。
[0023]图9是混凝土电压放大器和电阻电压放大器采用相同的放大电路
[0024]图10是实施例中，微处理器选择TMS320F2812集成电路的电路图。
[0025]图中，I面状混凝土、2钢筋电极与多路开关连接电缆、3多路开关组合、4混凝土参数测量电路、5数据采集服务器、6混凝土、7-1?7-η钢筋电极、8钢筋、9电缆接插件、10电极接插件、11-1?11-4 一分四同轴电缆、12-1?12-4多路开关接插件、13η选一开关电路、14-1?14-η电缆连接器、15测量接插件、16-1?16_4测量接口、17混凝土电压放大器、18电阻、19正弦信号发生器、20电阻电压放大器、21混凝土电压模数转换器、22电阻电压模数转换器、23微处理器、24通信接口。
(五)
【具体实施方式】
[0026]本实用新型基于钢筋电极的二维混凝土的参数测试。参见附图1。整体结构包括面状混凝土 1、钢筋电极与多路开关连接电缆2、多路开关组合3、混凝土参数测量电路4和数据采集服务器5。
[0027]参见图2、3。
[0028]根据设计要求，确定混凝土的钢筋电极总数η。本实施例中，设置的根据电极η =64。在混凝土 6内同一水平面上线性铺设相互平行的η根钢筋电极7-1?7_η，将钢筋电极依次编号为1，2，3，……，η-2，η-1，η。钢筋电极由钢筋8和电缆接插件9组成，钢筋8和电缆接插件9焊接，钢筋8埋入混凝土中，电缆接插件9露出混凝土外用于连接到钢筋电极与多路开关连接电缆2。
[0029]参见图4。
[0030]钢筋电极与多路开关连接电缆2用于与多路开关连接。钢筋电极与多路开关连接电缆由一个电极接插件10，一根一分四的同轴电缆11，4个多路开关接插件12-1?12-4构成。钢筋电极与多路开关连接电缆的编号与所连接的钢筋电极编号一致。将4个多路开关接插件序号编号为1-4，并与相同序号的η选一开关的电缆连接器连接。
[0031]参见图5、7。
[0032]多路开关组合3由四个相同的η选一开关组成。将4个η选一开关分别编号为1-4号，η选一开关的使用受微处理器控制。
[0033]η选一开关组成结构如图5。η选一开关由η选一开关电路13、电缆连接器14_1?14-η、测量接插件15构成。η选一开关共有η个电缆连接器，将其编号为1_η，电缆连接器与相同序号的钢筋电极与多路开关连接电缆的多路开关接插件连接。测量接插件15与混凝土参数测量电路的测量接口连接。
[0034]本实施例的η选一开关电路为64选一开关电路电路。
[0035]64选一的η 选一开关电路如图7。由9片美国国家半导体公司的芯片丽74HC4051组成，Ul?U9。图中连接端NI?Ν64分别与64个BNC母头连接，BNC母头与电极阵列电缆检测器接插件连接。连接端Α、B、C、E、D、F与微处理器连接。
[0036]参见图6、8、9、10。
[0037]混凝土参数测量电路是本实用新型的关键部件。混凝土参数测量电路有4个测量接口 16-1?16-4，将测量接口依次排序为测量接口 1、测量接口 2、测量接口 3、测量接口 4。测量接口 4 一端与正弦信号发生器19连接，另一端与4号多路开关的测量接插件15连接。测量接口 I 一端与电阻18连接，另一端与I号多路开关的测量接插件15连接。测量接口
3—端与混凝土电压放大器17的正输入连接，另一端与3号多路开关的测量接插件15连接。测量接口 2 —端与混凝土电压放大器17的负输入连接，另一端与2号多路开关的测量接插件15连接。测量接口 4和测量接口 I连接混凝土与正弦信号发生器19的输出端口、电阻18 —起组成串联电路。混凝土电压放大器17将测量接口 2和测量接口 3之间的电压放大后，经过混凝土电压模数转换器21将模拟信号转换为数字信号送给微处理器23。电阻电压放大器20放大电阻18两端的电压，经过电阻电压模数转换器22将模拟信号转换为数字信号送给微处理器23。微处理器控制正弦信号发生器的频率。通信接口 24用于微处理器和数据采集服务器通信，将数据采集服务器的指令传送给微处理器，将微处理器的数据传送给数据采集服务器。
[0038]正弦信号发生器电路图如图8.正弦信号发生器US为DDS集成电路，型号为AD9852,由美国Analog Devices公司生产。
[0039]混凝土电压放大器和电阻电压放大器采用相同的放大电路，如图9。UAl为美国国家半导体公司生产的集成电路DAC1210，UA2为美国ANALOG DEVICES公司生产的集成电路AD811.A_IN为模拟输入端，A_0UT为放大输出端。A_D1_A_D10连接到微处理器，在微处理器控制下设置为增益大小。
[0040]图10是本实施例采用的微处理器电路图。微处理器选择美国德州仪器生产的集成电路TMS320F2812，该集成电路集成了模数转换器。图中ADC_IN1连接到混凝土电压放大器，ADC_IN2连接到电阻土电压放大器。DDS_A0-DDS_A5, DDS_D0_DDS_D7为正弦信号发生器控制线，连接到正弦信号发生器。A_D1-A_D10连接到程控放大器，控制程控放大器的放大倍数。
[0041]数据采集服务器选用各种类型的电脑，比如笔记本或台式机。通过通信接口与微处理器连接，用于向微处理器发送命令，或接收微处理器的数据，并判断混凝土是否有异常。
[0042]本实施例中的通信接口电路采用郑州一领电子科技有限公司M905R-433无线透明传输模块，数据采集服务器和微处理器各接一个，构成无线通信接口。
[0043]本实施例的其他部件的选择为:电缆接插件9为BNC连接器的公头；电极接插件10为BNC连接器的母头；多路开关接插件12为BNC连接器的公头；电缆连接器14_1?14_n为BNC连接器的母头；测量接插件15为BNC连接器的公头；测量接口 16-1?16_4为BNC连接器的母头。
[0044]本实用新型对二维钢筋混凝土的检测由微处理器实施。微处理器对混凝土参数测量电路中正弦信号发生器发出不同频率信号，通过对混凝土电压放大和电阻电压的放大，对二维混凝土上各个电极进行不同频率的阻抗模和相位的测量和监控。在监控测量中，通过微处理器选择不同的数个测量频率，测量出二维混凝土的阻抗模和相位值。通过不同频率下测得的同样规格的正常二维混凝土的阻抗模和相位值，与被测二维混凝土比较，判断出二维混凝土的健康状况，并根据不同测量点的数据找出混凝土异常状况的具体位置。
【主权项】
1.一种基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:混凝土参数测试仪由4个测量接口(16-1?16-4)，通信接口(24)，混凝土电压放大器(17)，电阻(18)，正弦信号发生器(19)、电阻电压放大器(20)，混凝土电压模数转换器(21)，电阻电压模数转换器(22)和微处理器(23)构成; 在混凝土内同一水平面上线性铺设相互平行的η根钢筋电极(7-1?7-η);钢筋电极连接到钢筋电极与多路开关连接电缆(2)，钢筋电极与多路开关连接电缆(2)与多路开关组合中的一个η选一多路开关的电缆连接器(14-1?14-η)连接，通过η选一开关电路，经测量接插件(15)将二维混凝土的钢筋电极与混凝土参数测试仪接通；混凝土参数测试仪(4)输出数据到数据采集服务器(5)。2.如权利要求1所述的基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:所述钢筋电极由钢筋⑶和电缆接插件(9)组成，钢筋⑶和电缆接插件(9)焊接，钢筋⑶埋入混凝土中，电缆接插件(9)露出混凝土外，用于连接钢筋电极与多路开关连接电缆(2)。3.如权利要求1所述的基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:钢筋电极与多路开关连接电缆⑵由电极接插件(10)，一根一分四的同轴电缆(11)，4个多路开关接插件(12-1?12-4)构成，将4个多路开关接插件序号编号为1-4 ;多路开关组合(3)由四个相同的η选一多路开关组成，η选一多路开关受微处理器(23)控制，4个多路开关分别编号为1-4号；多路开关共有号为1-η的η个电缆连接器，钢筋电极连接到电极接插件(10)，η个电缆连接器与相同序号的多路开关接插件连接，测量接插件(15)连接到混凝土参数测量电路⑷。4.如权利要求1所述的基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪，其特征在于:混凝土参数测试仪的4个测量接口(16-1?16-4)依次排序为测量接口 1、测量接口 2、测量接口.3、测量接口 4 ;测量接口 4的一端与正弦信号发生器(19)连接，另一端与4号多路开关的测量接插件连接；测量接口 I的一端与电阻(18)连接，另一端与I号多路开关的测量接插件(15)连接；测量接口 3的一端与混凝土电压放大器(17)的正输入连接，另一端与3号多路开关的测量接插件(15)连接；测量接口 2的一端与混凝土电压放大器(17)的负输入连接，另一端与2号多路开关的测量接插件(15)连接；测量接口 4和测量接口 I连接的混凝土与正弦信号发生器的输出端口、电阻一起组成串联电路；混凝土电压放大器(17)将测量接口 2和测量接口 3之间的电压放大后，经过混凝土电压模数转换器(21)将模拟信号转换为数字信号送给微处理器(23);电阻电压放大器(20)放大电阻两端的电压，经过电阻电压模数转换器(22)将模拟信号转换为数字信号送给微处理器；微处理器控制正弦信号发生器(19)的频率；通信接口(24)用于微处理器和数据采集服务器通信，将数据采集服务器的指令传送给微处理器，将微处理器的数据传送给数据采集服务器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于钢筋电极的二维混凝土参数测试仪。混凝土参数测试仪由4个测量接口，通信接口，混凝土电压放大器，电阻，正弦信号发生器、电阻电压放大器，混凝土电压模数转换器，电阻电压模数转换器和微处理器构成。在混凝土内同一水平面上线性铺设相互平行的n根钢筋电极。钢筋电极连接到钢筋电极与多路开关连接电缆，钢筋电极与多路开关连接电缆与多路开关组合中的一个n选一多路开关的电缆连接器连接，通过n选一开关电路，经测量接插件将二维混凝土的钢筋电极与混凝土参数测量仪接通。混凝土参数测量仪输出数据到数据采集服务器。本测试仪能实时发现混凝土病变并预报预警，监控建筑物质量。使用方便可靠，检测效果显著。
【IPC分类】G01N27/02
【公开号】CN204694667
【申请号】CN201520402393
【发明人】莫思特, 李亮, 谭洁, 李碧雄
【申请人】四川大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月11日
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