[发明专利]一种双磁路四测点的内置式磁传感器及其测试方法

说明书

一种双磁路四测点的内置式磁传感器，所述传感器包括磁感应强度监测单元和数据处理单元；磁感应强度监测单元包括磁芯、永磁体、封装外壳和霍尔传感器；数据处理单元包括信号采集器、信号处理器和中央处理器。本发明还提供了一种双磁路四测点的内置式钢筋锈蚀磁传感器的测试方法，包括待测试件预处理、测定磁感应强度、标定试验、根据标定拟合方程计算得到钢筋锈蚀率；本发明不仅满足了传统测试方法对内置于混凝土中钢筋锈蚀监测的要求，还通过四个霍尔传感器的两两协作实现了对钢筋不均匀锈蚀的监测，还创新了一种将传感器固定在钢筋上的方法；本发明既适用于砂浆试件也适用于混凝土试件。

技术领域

本发明涉及建筑工程中的钢筋锈蚀监测技术，特别涉及一种双磁路四测点的内置式磁传感器及其测试方法。

背景技术

钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉和混凝土抗压的特点，自19世纪中期应用于土木工程领域以来，由于其造价经济、可就地取材以及施工难度低等特点，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式之一。同时，长久以来混凝土耐久性失效造成的损失十分巨大，已经远远超出了人们的预期，如何提高服役期混凝土的耐久性已成为一个世界难题。而在混凝土耐久性破坏原因中以钢筋锈蚀最为严重，引起了国内外的广泛关注。因此如何精准检测和监测钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀程度，对于预测已有钢筋混凝土结构的服役寿命和合理制定钢筋混凝土结构的维护方案具有十分重要的意义。而针对建筑工程中钢筋锈蚀监测的研究，前人也做了大量的研究。

目前，钢筋锈蚀的检测方法分为破损检测和无损检测。破损检测通过破坏混凝土保护层取出钢筋进行测量，结果较为精确，但会对混凝土结构造成的不可逆的损害，对正处于服役期间的钢筋混凝土结构并不适用。无损检测方法是当今研究的热点，主要有半电池电位法、声发射技术和磁场无损检测方法。半电池电位法最为常用，利用钢筋锈蚀的电化学反应引起电位变化，测定钢筋锈蚀状态，但其精确度较低，只能定性判断钢筋锈蚀概率，且无统一判定标准，腐蚀条件不能被量化；声发射技术通过测量钢筋锈蚀引起的声波传播特性的，灵敏地捕捉混凝土内部微裂纹扩展应力波的释放，并依据累计撞击数等参数，但只能定性判断锈蚀发生概率，无法定量测量钢筋锈蚀率；磁场无损检测方法，能在混凝土正常服役的情况下监测钢筋表面或近表面的损伤，虽然无法检测钢筋内部缺陷，但相比其他不能定量检测修饰率的方法已经有了明显的改善。

名称为“基于电磁场原理的外置式钢筋锈蚀无损监测传感器及测试方法”，中国专利授权公告号CN201910991189.8，授权公告日为2020年1月3日，和名称为“混凝土中钢筋检测装置及其方法”，中国专利申请公布号CN201911157575.3，公开公告日为2020年2月25日，这两种专利分别利用了电磁原理和静电场原理，前者提供了一种外置卡口式的磁传感器，操作简便，可有效检测钢筋混凝土方柱边角处单根检测钢筋锈蚀情况，但检测对象比较单一。后者提供了一种外置扫描式无损检测装置和方法，可检测一段距离的钢筋锈蚀情况。但二者都只能检测面向保护层一侧的钢筋锈蚀情况，无法评估钢筋不均匀锈蚀情况；名称为“一种基于双电极电位的混凝土钢筋锈蚀检测仪”，中国专利授权公布号CN211955297U，授权公告日为2020年11月17日，该实用新型专利基于双电极电位法快速扫描判断钢筋有无锈蚀，再通过仪器将电信号转化为图像，得到钢筋锈蚀定量值，虽然该专利结合了定性定量，但步骤繁琐且成本较大，不适合大量使用在实际工程中；名称为“一种钢筋锈蚀电磁场变响应监测装置”，授权公布号CN208420791U，授权公告日为2019年1月22日，该专利利用霍尔元件可实时监测钢筋从起锈到质量线性损失的整个锈蚀过程，但无法定量监测钢筋的不均匀锈蚀情况；名称为“基于磁场的混凝土中钢筋锈蚀无损动态监测传感器及系统”，中国专利申请公布号CN201811213216.0，公开公告日2019年2月22日，该发明专利利用磁场原理检测钢筋的锈蚀率，但此专利涉及的传感器尚存在不足：一是该传感器虽然安装了三个霍尔传感器，但实际上只有钢筋卡槽口旁的霍尔传感器在工作；二是此专利霍尔传感器只单一直线方向布置，此方法不能有效监测钢筋位置变化规律；三是该专利无法有效定量检测钢筋的不均匀锈蚀程度；四是该专利的磁芯距离钢筋槽口还有一段距离，监测钢筋与磁芯之间空气域的磁阻会增加。