[发明专利]一种复合材料工程温度监测方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程、水利水电工程和交通工程技术领域，涉及一种工程现场长期监测领域的温度监测方法，尤其涉及一种碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度实时监测方法。

背景技术

在工程现场检测中，大体积混凝土结构基础温度在施工期过程中的监测为合理解决温度应力并控制裂缝开展起着重要作用而传统的温度计、热电耦等作为传感器的传统的检测手段已经大大的制约了数据的准确性与精度。先进光纤光栅温度传感器虽具有体积小灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、传输频带较宽等优点,但其高昂的价格阻碍其广泛的应用，碳纤维水泥基复合材料的电阻随其温度的变化而可逆变化，价格低廉，易于进行分布式测量，适用于现场的长期健康监测。但由于碳纤维水泥基复合材料的电阻受到应力、湿度、龄期等多方面的影响，致使测量结果有很大的不确定性，在实际应用中受到很大的限制。

    大量文献中直接采用万用表测量碳纤维水泥基复合材料的电阻，并通过整体电阻的对比来分析温度与电阻或者电阻变化量的关系，具有试验装置简单，测试结果直观等优点。但是由于温度引起的电阻变化量与基体电阻相比仍然比较小，因此上述方法精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于工程现场长期监测、稳定性高、精度高、适用范围广泛、实现多因素避免的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度监测方法，以弥补当前碳纤维水泥基复合材料在实际工程应用中温度监测方面的不足。

本发明的技术方案是：

一种复合材料工程温度监测方法包括以下步骤：

ⅰ首先通过短切碳纤维以及纳米碳黑和埋设四个不锈钢网电极的方法制作碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度传感器原件；

ⅱ其次将制好的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度传感器原件外部安装L型可开启混凝土结构；

ⅲ将设置有碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度传感器原件的L型可开启混凝土结构嵌入大体积混凝土结构中需要测量温度的部位；

ⅳ将碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料传感器原件采用恒压源进行激励；

ⅴ碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度传感器原件采用耐高温导线将其电压、电流接入信号放大器；

ⅵ计算机通过数据采集卡放大电压、电流信号；

ⅶ通过运算以及标定温度—电阻转换公式得到待测部位的温度值。

本发明中所述的L型可开启混凝土结构内部填充一定厚度防水材料聚氨酯。

本发明的效果和益处是：采用本发明提出的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料温度监测方法，能够提高碳纤维水泥基复合材料温度传感器的温度检测灵敏度；通过置入内部填充一定厚度防水材料聚氨酯的可开启L形混凝土结构中，成型简便，并且能够消除外界应力、湿度和龄期等因素的变化对其温度—电阻特性的变化，可实现稳定、准备的温度测量；用过恒压源和信号放大器能够准确测量外界温度变化引起的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料温度传感器电阻的变化，温度检测的灵敏度高。

附图说明

图1是碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度实时监测系统图。

具体实施例：

如图所示，一种复合材料工程温度监测系统，包括温度传感器原件2、所述温度传感器原件外部设置有L形可开启混凝土结构3，所述温度传感器原件通过导线4与信号放大器6连接，所述信号放大器6与数据采集卡7相连，所述数据采集卡7与计算机8相连，所述传感器原件2还连接有恒压源5。使用时将此工程温度监测系统嵌入大体积混凝土结构1中需要测量温度的部位，采用耐高温导线将其电压、电流接入信号放大器6，计算机通过数据采集卡7放大电压、电流信号，通过运算以及标定温度—电阻转换公式得到待测部位的温度值。本发明中L型可开启混凝土结构3内设置有填充物，所述填充物为防水材料聚氨酯，能够有效避免外界湿度对温度传感器的影响。采用L型可开启混凝土结构3能够有效避免温度传感器原件2受外界应力变化的影响。为了实现准确监测，外置保护采用可开启L形装置混凝土结构3，填充物采用绿色环保、耐久耐候性好、无接缝整体防水膜聚氨酯材料。

一种复合材料工程温度监测方法，包括以下步骤：

ⅰ首先通过短切碳纤维以及纳米碳黑和埋设四个不锈钢网电极的方法制作碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度传感器原件2；

ⅱ其次将制好的碳纤维/纳米碳黑水泥基复合材料工程温度传感器原件2外部安装L型可开启混凝土结构3；