[发明专利]一种锈蚀传感器

说明书

本发明公开一种锈蚀传感器，包括：压电陶瓷片、铁片、第一填充层、第二填充层、外壳和屏蔽导线；压电陶瓷片的底面粘贴于铁片的顶面，压电陶瓷片的顶面和侧面涂覆环氧树脂形成保护层；经过粘贴和保护处理后的压电陶瓷片和铁片设置于外壳内，压电陶瓷片与外壳之间设置有第一填充层，铁片与外壳之间设置有第二填充层；外壳的顶面和底面均设置有多个通孔，外壳的侧面设置有出线孔；屏蔽导线一端连接压电陶瓷片，另一端通过出线孔引出。采用本发明的锈蚀传感器对锚固体系进行锈蚀监测能够排除其它因素对机电阻抗的影响从而提高测量的准确性。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种锈蚀传感器。

背景技术

锚固体系广泛应用于隧道、边坡、预应力混凝土、缆索桥梁等土木工程结构之中。钢绞线、钢筋、锚杆等是锚固体系最关键最脆弱的承载构件。在高应力、复杂荷载、雨水以及环境腐蚀介质的共同作用下，锚固体系不可避免地发生锈蚀病害，严重威胁到结构的耐久性和安全服役性能。因此，锚固体系的锈蚀监测研究越来越受到人们的重视。现行的针对锚固体系锈蚀监测方法多为目视探测、超声波测试法以及光纤传感技术。目视探测法需要拆卸锚固体系，破坏结构完整性，需要花费大量的人力物力。超声波测试法难以定量获得锈蚀程度，容易造成监测失误。光纤传感技术由于对工艺要求很高，造价高昂，相关的监测理论不成熟等缺点极大地阻碍了它的工程应用。

机电阻抗技术是一种新兴的结构健康监测方法，对结构局部微损伤非常敏感。机电阻抗技术通过在被测结构表面粘贴压电材料，利用阻抗分析仪对压电材料进行扫频激励，测量得到机电阻抗。通过对比损伤状态和完好状态的机电阻抗，得知被测结构的健康状况。基于机电阻抗的结构健康监测近年逐渐受到了人们的关注，在锈蚀监测方面也略有报道。专利CN103575769A通过在钢筋粘贴压电传感器，测量机电阻抗的变化，以达到监测混凝土钢筋锈蚀。专利CN105548271A通过在桥梁拉索外壁或端面贴设压电陶瓷薄膜，实现对拉索锈蚀状况的监测。

根据目前研究状况及专利情况可以发现以下问题：(1)压电材料只是简单粘贴在被测结构表面，未能排除其他因素对机电阻抗的影响，测量准确性有待改进；(2)被测结构通常形态复杂，从而导致机电阻抗与结构机械阻抗关系复杂，难以建立有效的理论预测模型；(3)测量结果多为定性指标，尚缺损伤状态的定量表达。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机电阻抗的锈蚀传感器，能够排除其它因素对机电阻抗的影响从而提高测量的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种锈蚀传感器，包括：压电陶瓷片、铁片、第一填充层、第二填充层、外壳和屏蔽导线；所述压电陶瓷片的底面粘贴于所述铁片的顶面，所述压电陶瓷片的顶面和侧面涂覆环氧树脂形成保护层；经过粘贴和保护处理后的所述压电陶瓷片和所述铁片设置于所述外壳内，所述压电陶瓷片与所述外壳之间设置有第一填充层，所述铁片与所述外壳之间设置有第二填充层；所述外壳的顶面和底面均设置有多个通孔，所述外壳的侧面设置有出线孔；所述屏蔽导线一端连接所述压电陶瓷片，另一端通过所述出线孔引出。

可选的，所述压电陶瓷片的形状为圆柱形。

可选的，所述铁片的形状为圆柱形；所述铁片的顶面完全覆盖所述压电陶瓷片的底面。

可选的，所述第一填充层和所述第二填充层均为海绵填充层；所述海绵填充层为圆柱形海绵片；所述第二填充层的顶面完全覆盖所述铁片的底面。

可选的，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体均为圆柱形壳体，材质为塑料或防腐金属。