[发明专利]基于磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀监测传感器及测试方法

权利要求书

1.一种基于磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，包括磁感应强度监测单元和数据处理单元，所述的磁感应强度监测单元包括永磁体、左侧磁芯、右侧磁芯、传感器封装外壳、第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述的传感器封装外壳包括传感器内壳和传感器封装盖；所述的传感器内壳包括第一固定孔、第二固定孔、左磁芯放置槽、右磁芯放置槽、永磁体放置槽、线缆折弯空间和线孔；所述的传感器内壳和封装盖均含有第一固定孔和第二固定孔；

所述的数据处理单元包括信号采集器、信号处理器和中央控制器，所述的信号采集器的输入端与所述的霍尔传感器的信号输出端电连，所述的信号处理器的信号输出端与所述的中央控制器的端口电连。

2.如权利要求1所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的左侧磁芯和右侧磁芯为对称结构和矩形截面，且为硅钢材质，永磁体为钕镍硼材质，所述的封装外壳为塑料材质。

3.如权利要求1或2所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的传感器内壳和传感器封装盖含有第一固定孔和第二固定孔，所述的第一固定孔和第二固定孔为螺纹孔，安装时用相对应的螺钉和螺帽进行螺栓连接。

4.如权利要求3所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的螺钉和螺帽需为黄铜材质。

5.如权利要求1或2所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的第一霍尔传感器和第二传感器应沿中心线对称布置，根据精度要求和实际工程需求对称布置1个或多个传感器。

6.如权利要求1或2所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于所述的信号采集器与第一霍尔传感器和第二传感器之间安装有指示灯，所述的指示灯提示信号采集器、第一霍尔传感器和第二霍尔传感器是否正常工作。

7.如权利要求1或2所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器布置1个或多个传感器。

8.如权利要求1或2所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的一个贴面式传感器可对多根钢筋进行钢筋非均匀锈蚀监测，可重复利用和流动监测。

9.如权利要求1或2所述的磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器，其特征在于，所述的封装外壳含有电路板连接线缆折弯空间，以保证线路能够有效折弯。

10.一种如权利要求1所述的基于磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀无损监测传感器的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步，钢筋混凝土试件待测前的准备，过程如下：

1.1取设定长度和直径的光圆钢筋作为标定钢筋和待测钢筋，称量待测钢筋质量m_1I，m_2I，m_3I，m_4I，m_5I，m_6I，m_7I和标定钢筋质量m₀，并记录；

1.2将标定钢筋和待测钢筋两端一半钢筋长度涂环氧树脂并置于模具中；

第二步，测定前的准备，过程如下：

2.1将永磁体、左侧磁芯和右侧磁芯分别放入永磁体放置槽、左磁芯放置槽和右侧磁芯放置槽，安装线路板、第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，将线缆在线缆折弯空间处折弯，并通过线孔外接指示灯和信号采集器，最后用螺钉和螺帽通过第一固定孔和第二固定孔将传感器内壳和传感器封装盖螺栓连接；

2.2将钢筋置于模具中浇筑成型，标准条件下养护28天，浇筑成型标定钢筋混凝土试件和待测钢筋混凝土试件在标准盐浓度溶液中浸泡至饱盐，所述标准氯化钠溶液的浓度0.1～2mol/L；

2.3传感器通过封装外壳封装后，置于钢筋混凝土试件上，与监测磁路连通，通过中央控制器控制信号采集器的采集频率，通电测试传感器，保证霍尔传感器进行正常的采集工作；

第三步，标定试验，过程如下：

3.1记录质量为m_1I，m_2I，m_3I，m_4I，m_5I，m_6I，m_7I对应的钢筋混凝土试件锈蚀前标定钢筋的霍尔电压V_1I，V_2I，V_3I，V_4I，V_5I，V_6I，V_7I，；

3.2通过记号笔在混凝土表面标记贴面式传感器的放置位置，以保证原位监测；

3.3以电流加速锈蚀的方式实现钢筋锈蚀的模拟实验，控制电流密度相同，质量为m_1I，m_2I，m_3I，m_4I，m_5I，m_6I，m_7I对应的钢筋混凝土试件等间隔时间通电t₁，t₂，t₃，t₄，t₅，t₆，t₇；

3.4记录钢筋混凝土试件锈蚀后标定钢筋的霍尔电压数据V_1II，V_2II，V_3II，V_4II，V_5II，V_6II，V_7II和钢筋质量数据m_1II，m_2II，m_3II，m_4II，m_5II，m_6II，m_7II；

3.5分别计算标定钢筋质量变化率△m₁，△m₂，△m₃，△m₄，△m₅，△m₆，△m₇，计算公式分别为式(1)～(7)；

3.6分别计算标定钢筋霍尔电压△V₁，△V₂，△V₃，△V₄，△V₅，△V₆，△V₇，计算公式分别为式(8)～(14)

3.7对钢筋质量变化率与霍尔电压之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数α；

第四步，测定试验，过程如下：

4.1记录待测试件锈蚀前的霍尔电压V_0I；

4.2将待测的钢筋混凝土置于容易导致钢筋发生锈蚀的环境中，如干湿循环的环境下，促使钢筋发生锈蚀；

4.3将锈蚀后的待测试件放回原位，记录钢筋锈蚀后的霍尔电压V_0II；

4.4钢筋的锈蚀率P_II，计算公式为式(15)

P_II＝α(V_0II-V_0I) (15)。