[发明专利]用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统和方法及其使用的传感器

权利要求书

1.一种用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统，其包括：信号发生模块、发射传感器和接收传感器，其中信号发生模块用于产生信号，该信号作为激励信号发送给发射传感器并同时作为触发信号反馈给处理器，发射传感器接收到激励信号后向接收传感器发射超声波，接收传感器接收超声波后产生检测信号，并反馈给处理器，其特征在于：所述发射传感器和接收传感器是嵌入混凝土结构内部的传感器。

2.如权利要求1所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统，其特征在于：所述发射传感器和接收传感器均是利用水泥基压电复合材料制作的传感器。

3.如权利要求1所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统，其特征在于：所述信号发生模块包括信号发生器和功率放大器，所述信号发生器产生并发送脉冲信号，该功率放大器用于将接收的脉冲信号放大并作为激励信号发送给发射传感器。

4.如权利要求3所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统，其特征在于：所述激励信号是三角形脉冲信号。

5.如权利要求1至3任一项所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统，其特征在于：该系统还包括前置放大器，该前置放大器用于将接收传感器发出的检测信号在反馈给处理器之前先进行调制。

6.如权利要求3所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的系统，其特征在于：所述处理器和所述信号发生器置于计算机中。

7.一种用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其包括：

处理器指示信号发生模块产生信号，该信号作为激励信号发送给发射传感器，并同时作为触发信号反馈给处理器；

发射传感器接收到激励信号后向接收传感器发射超声波；

接收传感器将接收到的超声波转变为检测信号并反馈给处理器；

处理器通过比较和分析发送给发射传感器的激励信号和接收传感器反馈的信号获得混凝土结构的水化监视和损伤检测相关的信息；

将所述信息与监视目标的暂时状态紧密相互关联；

其特征在于：所述发射传感器和接收传感器嵌入所述监视目标的混凝土结构中。

8.如权利要求7所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其特征在于：所述发射传感器与接收传感器均是利用水泥基压电复合材料制作的传感器。

9.如权利要求7所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其特征在于：其中所述信息包括超声波速度、衰减系数指标和功率谱的信息。

10.如权利要求9所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其特征在于：其中所述的功率谱的信息是时域信号波形的傅里叶变换的估计结果。

11.如权利要求7至10任一项所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其特征在于：所述信号发生模块包括信号发生器和功率放大器，所述信号发生器产生并发送脉冲信号，该功率放大器将接收的脉冲信号放大并作为激励信号发送给发射传感器。

12.如权利要求11所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其特征在于：所述激励信号是三角形脉冲信号。

13.如权利要求7至10任一项所述的用于混凝土结构的现场水化监视和损伤检测的方法，其特征在于：接收传感器将接收到的超声波转变为检测信号后，前置放大器将检测信号进行调制并反馈给处理器。

14.一种用于权利要求1-6所述的系统和7-13所述的方法的传感器，其包括：功能核和包覆在功能核外部的绝缘层，其中功能核是水泥基压电复合材料。

15.如权利要求14所述的传感器，其特征在于：所述绝缘层是水泥和环氧树脂的混合物。

16.如权利要求13或14所述的传感器，其特征在于：所述功能核是圆柱形。

17.如权利要求16所述的传感器，其特征在于：所述水泥基压电复合材料是压电陶瓷颗粒和硅酸盐水泥的混合物。

18.如权利要求13或14所述的传感器，其特征在于：所述功能核是立方体形。