專利名稱：電阻式混凝土磨蝕傳感器及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，具體是一種用于測量混凝土磨蝕深度的傳感器。本發(fā)明還涉及使用傳感器進行測量的方法。
背景技術(shù)：
目前，我國僅僅只有一種用于測量混凝土磨蝕深度的傳感器，參見圖1。這種傳感 器的本體中設(shè)置有5根芯線，分別利用5根芯線的斷通信號來檢測，因而受到電纜芯線數(shù)量 的限制。在工程實際應用中，當使用一根5芯電纜時，只能監(jiān)測到傳感器的5種不同工作狀 態(tài)，存在著測量精度不夠或測量范圍不足的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述傳感器存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種不受電纜芯線數(shù)量限制、且傳 感器的測量精度和測量范圍能得到極大提高的混凝土磨蝕傳感器。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種電阻式混凝土磨蝕傳感器，包括用絕緣材 料制成的傳感器本體A ；本體內(nèi)設(shè)置至少二根導線和至少一組引線，一組引線間隔連接兩 根導線，導線垂直于本體端面，引線平行于本體端面；每根引線上均串聯(lián)一個固定電阻，在 兩根導線間的所有固定電阻成并聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明的實施例，本體內(nèi)有二根導線，導線E和導線F;—組引線，引線分別連 接導線E和導線F，引線距傳感器本體端面的距離各不相同；每根引線上均串聯(lián)一個固定電 阻，所有固定電阻成并聯(lián)連接。依照引線順序，固定電阻依次命名為R0、R1、R2、…、Ri-1、 Ri、...、I n-l、I n，引線間距依次為dl、d2、…、di-l、di、…、dn-l、dn。參見圖 2。進一步的改進是，本體內(nèi)三根導線，導線D、導線E和導線F; 二組引線，引線分別連 接導線E和導線F及導線E和導線D，引線距傳感器本體端面的距離各不相同；每根引線上 均串聯(lián)一個固定電阻，所有固定電阻成并聯(lián)連接。依照引線順序，固定電阻依次為R0、R1、 R2、...、Ri-l、Ri、...、Rn_l、I n。參見圖 3。依此類推，可以進一步增加傳感器本體內(nèi)的導線數(shù)量和引線數(shù)量，并調(diào)整引線間距。根據(jù)本發(fā)明的實施例，引線是等距地排列的。更進一步的，二組引線的數(shù)量均為十一根，且平行于傳感器本體端面；在同一個引 線組中，引線之間的間距為IOmm ；連接導線E與導線F的第一根引線在傳感器本體端面位 置，連接導線E與導線D的第一根引線距離傳感器本體端面5mm ；更進一步的，連接導線E與導線F的第一根引線及連接導線E與導線D的第一根 引線直接連通，相應地，兩個固定電阻RO = 0Ω ；更進一步的，為了便于分析判斷，引線依次斷開時，傳感器本體內(nèi)并聯(lián)電阻值需要 有足夠大的變化量，固定電阻依次為R0 = 0 Ω、Rl = 100 Ω、R2 = 300 Ω、R3 = 510 Ω、R4 =510 Ω、R5 = Ik Ω、R6 = Ik Ω、R7 = Ik Ω、R8 = 1· 5k Ω、R9 = 1· 5k Ω、RlO = 1· 5k Ω。這種電阻值的梯度安排1、符合國家對標準電阻阻值的規(guī)定(E14系列和E-96系列)；2、引 線斷開時，電阻變化量大于30 Ω，便于分析判斷；3、這種電阻分配比較理想，能夠滿足監(jiān)測
要求，但不一定最理想。本發(fā)明還提供上述傳感器的測量方法，其步驟為將上述傳感器垂直埋設(shè)在混凝土材料中，傳感器本體端面與混凝土表面齊平，傳 感器的導線與電纜芯線連接。初始狀態(tài)時，傳感器本體內(nèi)導線間并聯(lián)電阻值RbO按下式計算
1111 11 11-= — + — + — + ··.+-+ — + ··. +-+ —
RbO Rl Rl R3 Ri-I Ri Rn-I Rn當混凝土表面受到磨蝕破壞時，相應地，傳感器本體也從端面開始受到磨蝕破壞， 隨著破壞的深入發(fā)展，引線依次與導線斷開，導線與導線之間的并聯(lián)電阻值Rb將依次發(fā)生 改變。當引線0到引線i-Ι均斷開時，傳感器本體內(nèi)的并聯(lián)電阻值Rbi可按下式計算
111 11—= —+-+···+-+—
Rbi Ri Ri+l Rn-I Rn實際監(jiān)測時，首先測量在初始狀態(tài)下兩根芯線之間的線間電阻值Re，再計算電纜 的芯線電阻Rx，芯線電阻值Rx按下式計算Rx = Rc-RbO在傳感器本體受到磨蝕破壞后，測量兩根芯線之間的線間電阻值Re，然后用下式 計算并聯(lián)電阻值Rb:Rb = Rc-Rx用并聯(lián)電阻值Rb與傳感器本體內(nèi)導線間的并聯(lián)電阻值Rbi進行比較，就可以分級 判斷混凝土磨蝕深度。本發(fā)明所提供的電阻式混凝土磨蝕傳感器，工作原理簡單、測量方法簡便，完全克 服了對電纜芯線數(shù)量的依賴。一只傳感器只需要2根芯線即可，一根4芯電纜能夠同時連 接2只傳感器，可以大大地節(jié)省電纜用量，降低監(jiān)測成本。通過進一步改進，當傳感器本體內(nèi)使用三根導線或者更多時，傳感器的測量精度 和測量范圍能夠得到極大提高。


圖1是現(xiàn)有混凝土磨蝕傳感器示意2、圖3是本發(fā)明的示意4是實施方案1示意5是實施方案2示意6是實施方案3示意圖其中A——傳感器本體；D、E、F——導線；L——檢驗線；R0, RU Rn-U Rn-固定電阻；
dl、d2、...、dn_l、dn——引線間距。
具體實施方案實施方案1 如圖4所示，電阻式混凝土磨蝕傳感器，包括(1) 一絕緣材料制成的傳感器本體A，且本體A的抗磨蝕性能接近但不高于混凝土 材料的抗磨蝕性能；(2)導線E和導線F，且垂直于傳感器本體端面；(3)十一根平行于傳感器本體端面的引線，各根引線之間的間距為10mm，傳感器 本體端面位置的第一根引線直接連通；(4)依照引線順序，引線中串聯(lián)的固定電阻值依次為R0 = 0Q、R1 = 100 Ω ,R2 = 300 Ω、R3 = 510 Ω、R4 = 510 Ω、R5 = Ik Ω、R6 = Ik Ω、R7 = Ik Ω、R8 = 1. 5k Ω、R9 = 1. 5k Ω、RlO = 1· 5kQ。電阻式混凝土磨蝕傳感器測量方法的具體步驟為(1)首先根據(jù)傳感器本體內(nèi)的固定電阻值，分別計算并聯(lián)電阻值Rbi、電阻變化 量，并制表待查。電阻參數(shù)如表1所示；表1電阻式混凝土磨蝕傳感器本體電阻參數(shù)表
權(quán)利要求
1.一種電阻式混凝土磨蝕傳感器，包括用絕緣材料制成的傳感器本體A ；其特征在于 本體內(nèi)設(shè)置至少二根導線和至少一組引線，一組引線間隔連接兩根導線，導線垂直于本體 端面，引線平行于本體端面；每根引線上均串聯(lián)一個固定電阻，在兩根導線間的所有固定電 阻成并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式混凝土磨蝕傳感器，其特征在于本體內(nèi)有二根導線， 導線E和導線F ；—組引線，引線分別連接導線E和導線F，引線距傳感器本體端面的距離 各不相同；每根引線上均串聯(lián)一個固定電阻，所有固定電阻成并聯(lián)連接。依照引線順序，固 定電阻依次命名為1 0、1 1、1 2、...、Ri-l、Ri、...、I n-l、I n，引線間距依次為dl、d2、…、 di_l、di、…、dn-l、dn。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式混凝土磨蝕傳感器，其特征在于本體內(nèi)有三根導線， 導線D、導線E和導線F ；二組引線，引線分別連接導線E和導線F及導線E和導線D，引線 距傳感器本體端面的距離各不相同；每根引線上均串聯(lián)一個固定電阻，所有固定電阻成并 聯(lián)連接。依照引線順序，固定電阻依次為如、1 1、1 2、…、Ri-l、Ri、-,Rn-URn0
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的電阻式混凝土磨蝕傳感器，其特征在于引線是等距 地排列的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 3所述的電阻式混凝土磨蝕傳感器，其特征在于每組引線的數(shù)量 均為十一根，且平行于傳感器本體端面；在同一個引線組中，引線之間的間距為IOmm ；連接 導線E與導線F的第一根引線在傳感器本體端面位置，連接導線E與導線D的第一根引線 距離傳感器本體端面5mm ；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電阻式混凝土磨蝕傳感器，其特征在于連接導線E與導線F 的第一根引線及連接導線E與導線D的第一根引線直接連通，相應地，兩個固定電阻RO = 0Ω ；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電阻式混凝土磨蝕傳感器，其特征在于引線依次斷開時，傳 感器本體內(nèi)并聯(lián)電阻值需要有足夠大的變化量，固定電阻依次為R0 = 0Ω、R1 = 100Ω、 R2 = 300 Ω、R3 = 510 Ω、R4 = 510 Ω、R5 = Ik Ω、R6 = Ik Ω、R7 = Ik Ω、R8 = 1. 5k Ω、 R9 = 1. 5k Ω、RlO = 1· 5kQ。
8.一種用權(quán)利要求1 7之一所述傳感器進行混凝土磨蝕深度測量的方法，其步驟為 將上述傳感器本體垂直埋設(shè)在混凝土中，傳感器本體端面與混凝土表面齊平，傳感器的導 線與電纜芯線連接。當混凝土表面受到磨蝕破壞時，傳感器本體也從端部開始受到磨蝕破 壞，隨之，傳感器本體內(nèi)并聯(lián)電阻值發(fā)生改變。利用傳感器本體內(nèi)并聯(lián)電阻值的變化，分級 判斷混凝土的磨蝕深度；
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混凝土磨蝕深度測量方法，其特征在于，上述混凝土磨蝕深 度測量方法具體步驟為(1)首先根據(jù)傳感器本體內(nèi)的固定電阻值，分別計算并聯(lián)電阻值Rbi、電阻變化量，并 制表待查；(2)傳感器安裝完成并將電纜引至觀測站后，首先測量兩根芯線之間的線間電阻Re。 由于混凝土表面未發(fā)生磨蝕，傳感器處于初始狀態(tài)，即第一根引線(傳感器本體端面)處于 連通狀態(tài)，線間電阻值Rc即為芯線電阻Rx ；(3)當?shù)谝桓€斷開、同時第二根引線處于連通狀態(tài)時，實測兩根芯線之間的線間電阻值為Rcl，并聯(lián)電阻值為Rbl = Rcl-Rx,電阻變化量為Rbl，通過與傳感器本體部的并聯(lián) 電阻值Rbi進行比較，可以判斷出混凝土表面開始發(fā)生了磨蝕，混凝土磨蝕深度D為0<D < dl ；(4)當?shù)诙€斷開、同時第三根引線處于連通狀態(tài)時，實測兩根芯線之間的線間電 阻值為Rc2，并聯(lián)電阻值為Rb2 = Rc2-Rx，電阻變化量為(Rb2_Rbl)，通過與傳感器本體內(nèi)的 并聯(lián)電阻值Rbi進行比較，可以判斷出混凝土磨蝕深度D為dl < D < dl+d2 ；(5)依此類推，當?shù)趇根引線斷開、同時第i+Ι根引線處于連通狀態(tài)時，實測兩根芯線之 間的線間電阻值為Rci，并聯(lián)電阻值為Rbi = Rci-Rx，電阻變化量為(Rbi-Rlvi)，通過與傳 感器本體內(nèi)的并聯(lián)電阻值進行比較，可以判斷出混凝土磨蝕深度D為dl+…+C^1SD< (ΙΙ+...+dH+dio其中dl表示第二根引線到傳感器端面的距離(即第二根引線到第一根引線的距離)， d2表示第三根引線到第二根引線的距離，di表示第i+Ι根引線到第i根引線的距離，D表 示傳感器本體磨蝕總長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器，具體是一種用于測量混凝土磨蝕深度的傳感器。傳感器本體內(nèi)有三根導線、二組引線；每組引線分別與二根導線連接，每根引線距傳感器本體端面的距離各不相同；每根引線上均串聯(lián)一個固定電阻，所有固定電阻成并聯(lián)連接。在工程實際應用中，利用傳感器本體內(nèi)并聯(lián)電阻值的變化，分級判斷混凝土的磨蝕深度。本發(fā)明不受電纜芯線數(shù)量的限制，傳感器本體內(nèi)導線數(shù)量和引線數(shù)量可以根據(jù)需要增加，測量精度和測量范圍能得到極大提高。本發(fā)明提供的測量方法簡單易行，便于操作。
文檔編號G01B7/26GK102141369SQ201010620348
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者戴曉兵 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設(shè)計研究院