[发明专利]一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置及方法

权利要求书

1.一种用于注浆材料电阻率测定的方法，其特征在于，采用智能监测装置测定注浆材料的电阻率，其中智能监测装置，包括导线(100)、注浆材料容纳机构和监测机构；

所述注浆材料容纳机构由外框部件和分隔部件构成，所述分隔部件设置在所述外框部件的内部，所述分隔部件通过所述导线(100)与所述监测机构相连接；相邻所述分隔部件之间为注浆材料，每个所述注浆材料容纳机构内至少有两个区域的注浆材料尺寸与混凝土标准件尺寸完全相同；

所述外框部件为注浆材料样品槽；所述分隔部件包括第一电极网片(3)、第二电极网片(4)、第三电极网片(5)、第四电极网片(6)和第五电极网片(7)；

所述第一电极网片(3)、所述第二电极网片(4)、所述第三电极网片(5)、所述第四电极网片(6)和所述第五电极网片(7)均由两个侧面积为70mm*70mm的电极网片组成，所述第一电极网片(3)、所述第二电极网片(4)、所述第三电极网片(5)、所述第四电极网片(6)和所述第五电极网片(7)均卡接在所述注浆材料样品槽内部，所述注浆材料样品槽内部的五组电极网片由负极向正极依次为所述第一电极网片(3)、所述第二电极网片(4)、所述第三电极网片(5)、所述第四电极网片(6)和所述第五电极网片(7)；所述第一电极网片(3)、所述第二电极网片(4)、所述第三电极网片(5)、所述第四电极网片(6)和所述第五电极网片(7)将所述注浆材料样品槽内部分隔为六个空间，且所述第三电极网片(5)两侧空间的尺寸为混凝土标准件尺寸；

所述第五电极网片(7)通过所述导线(100)与直流电源(30)的正极电连接，所述第一电极网片(3)通过所述导线(100)与直流电源(30)的负极电连接，相邻电极网片之间通过注浆材料串联；

所述监测机构包括智能控制电源开关(40)、高精度智能电压表(10)、数据采集器(80)、数据在线检测器(90)和高精度智能电流表(50)；

所述智能控制电源开关(40)的电流输入端与所述直流电源(30)的正极电连接，所述智能控制电源开关(40)的电流输出端与所述第五电极网片(7)电连接；所述数据在线检测器(90)的控制信号输出端与所述智能控制电源开关(40)控制信号输入端电连接；

所述第二电极网片(4)与所述第三电极网片(5)之间、以及所述第三电极网片(5)与所述第四电极网片(6)之间分别串联有所述高精度智能电压表(10)；每个所述高精度智能电压表(10)的电压数据输出端分别与所述数据采集器(80)的电压数据输入端连接；

所述第一电极网片(3)的电流输入端与所述高精度智能电流表(50)的电流输入端电连接，所述高精度智能电流表(50)的电流输出端与所述直流电源(30)的负极电连接；所述高精度智能电流表(50)的电流数据输出端与所述数据采集器(80)的电流数据输入端连接；

所述数据采集器(80)的数据输出端与所述数据在线检测器(90)的数据输入端连接；

具体测定电阻率方法包括如下步骤：

步骤A：将待测注浆材料样品放入注浆材料容纳机构内，使得所述第一电极网片(3)与注浆材料样品槽一端内壁围成的空间之间、所述第一电极网片(3)与所述第二电极网片(4)之间、所述第二电极网片(4)与所述第三电极网片(5)之间、所述第三电极网片(5)与所述第四电极网片(6)之间、所述第四电极网片(6)与所述第五电极网片(7)之间、以及所述第五电极网片(7)与注浆材料样品槽另一端内壁围成的空间之间充满注浆材料；

步骤B：检查高精度智能电压表(10)、智能控制电源开关(40)和高精度智能电流表(50)是否正确及是否处于正常工作状态；

步骤C：开始检测：获得与混凝土标准件尺寸完全相同的至少两个区域的注浆材料实测电阻以及通过它们的实测电流；

步骤D：根据欧姆定律计算与混凝土标准件尺寸完全相同的至少两个区域的注浆材料实际电阻；具体方法如下：

根据欧姆定律可得：第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件、以及第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的电阻分别为：

式中：和分别为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的电阻；

和分别为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的电压；

I_i为第i个注浆材料样品槽一端的高精度智能电流表(50)的读数；

步骤E：第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)两端的高精度智能电压表(10)均具有一定的内阻，有部分电流通过，导致高精度智能电流表(50)测得的电流值不是通过试件的电流，而是通过第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件、第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件和高精度智能电压表(10)并联的总电流，因此，通过式(1)和式(2)计算出的电阻与实际情况存在一定的误差，在数据处理时需进行误差修正，根据式(1)和式(2)计算出来的电阻为第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的实际电阻与高精度智能电压表(10)内阻的并联总电阻，根据并联电阻的等效电阻关系可得：第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件、以及第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的实际电阻分别为；

式中：为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第二电极网片(4)与第三电极网片(5)两端的高精度智能电压表(10)的总电阻；为第i个注浆材料样品槽中第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)两端的高精度智能电压表(10)的总电阻；

和分别为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的实际电阻；

和分别为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)两端的高精度智能电压表(10)内阻；

步骤F：第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的实际电阻分别为；

步骤G：为了使测量准确并方便计算，胶砂试件采用面电极，即在试件中等间距的布置四个平行的不锈钢电极网，电极网贯穿试件的整个截面，由于不锈钢的电阻率远小于胶砂试件的电阻率，因此电极的电阻可忽略不计，所以电流在试件中的分布可近似认为是均匀的，因此，注浆材料的电阻率可表示为；

式中：A_i为第i个注浆材料样品槽中试件的横截面积(m²)，l_i^4-5和l_i^5-6分别为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的长度(m)；

和分别为第i个注浆材料样品槽中第二电极网片(4)与第三电极网片(5)之间的试件和第三电极网片(5)与第四电极网片(6)之间的试件的电阻率；

步骤H：根据以上结果可以求得第i个注浆材料样品槽中试件的平均电阻率；

步骤I：根据测得的电阻、实际电阻、电阻率和平均电阻率确定注浆材料的电阻率。

2.根据权利要求1所述的一种用于注浆材料电阻率测定的方法，其特征在于，所述注浆材料容纳机构为两个或两个以上，并且所有所述注浆材料容纳机构之间均为并联。