專利名稱：一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種混凝土結構的腐蝕監測設備，尤其是涉及一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其用來測量混凝土中鋼筋的腐蝕速度參數和分析混凝土中鋼筋的耐腐蝕性能。
背景技術：
近幾十年來，我國經濟的高速增長世界矚目，而發展最快、投資規模最大的是基礎設施建設，特別是以土木工程為主體的基礎設施建設。同時隨著國家基礎設施建設規模的不斷擴大，鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕與防護問題逐漸提上日程，日益引起了人們的重視。散布在鋼筋混凝土結構中的侵蝕性介質對鋼筋的腐蝕破壞是相當迅速的，以致鋼筋混凝土結構使用2 10年后，為保持其工作能力所花費的維修費用大大超過鋼筋混凝土結構本身的造價，據國外專家估計，由鋼筋混凝土結構銹蝕造成的經濟損失占國民經濟的1. 25% 左右。鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕現象在我國也普遍存在，甚至很突出，這樣因鋼筋混凝土結構銹蝕而停工停產乃至發生安全事故的間接損失更難以估計，因此測試和分析鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕速度和耐腐蝕性能，監測和分析當前鋼筋所處腐蝕環境與腐蝕相關的各個參數的真實情況，對于土木工程結構的耐久性意義重大。為能夠較好地測試和分析鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕速度和耐腐蝕性能，目前相關人士已提出多種用于監測混凝土中鋼筋腐蝕程度的系統，如中國公告的實用新型專利 “一種混凝土中鋼筋腐蝕在線監測系統”(專利號CN200820120592. 0，公告日2009年3月 25日，公告號CN201212876)，該在線監測系統包括設置在混凝土中多個檢測點上的傳感裝置和一上位監控計算機，上位監控計算機的輸入端連接有數據轉換電路，特點是還包括有與每個檢測點上的傳感裝置對應連接的采樣信號處理電路，傳感裝置包括溫度傳感器和具有同時檢測PH值、Cl—離子濃度值、開路電位、極化阻力和腐蝕速率功能的復合式傳感器，采樣信號處理電路的信號輸出端與數據轉換電路的信號輸入端連接。該在線監測系統的優點在于可以進行檢測過程中的溫度補償，消除檢測誤差，提高檢測裝置的精度及靈敏度，且在提高檢測精度的同時，大大簡化了電路的結構，而當一個檢測點出現故障時，也不會造成整個監測系統癱瘓。但是，這種在線監測系統不便于攜帶，不能較好地滿足特殊環境的監測需求；另一方面，這種在線監測系統更適合檢測點相對密集，且需要連續、長時間動態監測的場合，而并不適合于位置離散性較大的檢測點的場合；此外，這種在線監測系統中所有采樣信號處理電路的信號輸出端必須通過電纜線連接至上位監控計算機的輸入端，系統建設及維護成本較高。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構緊湊簡單、體積小、集成度高，且便于攜帶的鋼筋混凝土腐蝕測量儀。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕
3測量儀，包括多個設置在混凝土中各個檢測點上且具有檢測PH值、CL一離子濃度值、開路電位、極化阻力和腐蝕速率功能的復合式傳感器及與每個檢測點上的所述的復合式傳感器分別對應連接的檢測電路，其特征在于所述的檢測電路的信號輸入端連接有鍵盤輸入單元， 所述的檢測電路的信號輸出端連接有液晶顯示單元。所述的復合式傳感器主要由并行設置的研究電極、參考電極、PH探針、CL一探針和輔助電極組成，所述的研究電極、所述的參考電極、所述的PH探針及所述的CL—探針均設置在一同軸延伸的管狀輔助電極內，所述的研究電極接地，所述的檢測電路主要由信號發生電路、分別與所述的信號發生電路連接的控制及信號處理電路和恒電位電路、PH值測量電路及CL—值測量電路組成，所述的控制及信號處理電路連接有時鐘電路和數據存儲電路， 所述的PH探針通過所述的PH值測量電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的CL—探針通過所述的CL—值測量電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的信號發生電路的信號輸出端輸出檢測所述的腐蝕速率的極化電位，所述的恒電位電路與所述的參考電極連接以驅動所述的參考電極，所述的輔助電極與所述的控制及信號處理電路連接，所述的鍵盤輸入單元的信號輸出端與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的液晶顯示單元的信號輸入端與所述的控制及信號處理電路的信號輸出端連接。所述的檢測電路還包括有數據傳輸電路，所述的控制及信號處理電路與所述的數據傳輸電路連接，所述的數據傳輸電路遠程連接有上位監控計算機。所述的檢測電路還包括有用于實現在線編程、調試及下載的程序下載接口，所述的程序下載接口與所述的控制及信號處理電路連接。所述的鍵盤輸入單元包括鍵盤和鍵盤處理電路，所述的液晶顯示單元包括液晶屏和液晶顯示電路，所述的鍵盤通過所述的鍵盤處理電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的液晶屏通過所述的液晶顯示電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸出端連接。所述的復合式傳感器設置于一個獨立的具有防腐、防潮和防爆功能的第一殼體內，所述的檢測電路、所述的液晶顯示電路及所述的鍵盤處理電路均設置于一個獨立的具有防腐、防潮和防爆功能的第二殼體內，所述的檢測電路、所述的液晶顯示電路及所述的鍵盤處理電路均澆封在所述的第二殼體內，所述的鍵盤和所述的液晶屏均設置于所述的第二殼體上。所述的第一殼體和所述的第二殼體均為表面經過防腐處理的鋁合金殼體。所述的信號發生電路包括型號為DAC8532的信號發生芯片，所述的控制及信號處理電路包括型號為AD7718的第一控制芯片和型號為C8051F345的第二控制芯片，數據傳輸電路包括型號為MAX232的通訊芯片，數據存儲電路包括型號為FM24C512的存儲芯片，時鐘電路包括型號為SDM05API的時鐘芯片，液晶顯示電路包括型號為EDM12864-38的液晶顯不芯片。與現有技術相比，本實用新型的優點在于通過在與復合式傳感器對應連接的檢測電路的信號輸入端上連接鍵盤輸入單元，且在檢測電路的信號輸出端上連接液晶顯示單元，利用鍵盤輸入單元和液晶顯示單元的相互配合完成各種參數設置以及測量數據的顯示，這種結構的測量儀便于攜帶，能夠滿足任何環境的監測需求；由于復合傳感器輸出的不同信號可直接進入檢測電路，各信號進入檢測電路的路徑相互獨立，檢測電路中的控制及信號處理電路根據實際需要采集、處理復合傳感器輸出的一種或多種信號，因此可實現各腐蝕參數的獨立、有選擇的測量(即采用型號為AD7718的第一控制芯片可以將復合傳感器的輸出信號直接接入其片上獨立的信號輸入通道，并結合型號為C8051F345的第二控制芯片的輸出控制，簡便、靈活的實現不同信號的獨立測量)；信號發生電路采用高精度、可編程的信號發生芯片，可以控制輸出信號的時間、幅度，這樣可以在測試后停止其輸出，減小對研究電極、參考電極的影響。由于本實用新型的測量儀便于攜帶，因此不僅適合于檢測點相對密集的場合，而且也適合于位置離散性較大的檢測點的場合。此外，本實用新型的測量儀的檢測結果可通過液晶顯示單元的液晶屏顯示觀察，而無需上傳至上位監控計算機才能進行觀察，不僅方便實用，而且可以根據需要在液晶屏上實時觀察，也可上傳至上位監控計算機便于其他工作人員觀察。
圖1為本實用新型復合傳感器的結構示意圖；圖2為本實用新型測量儀的組成框圖；圖3為本實用新型的PH值測量電路的電氣原理圖；圖4為本實用新型的CL 一值測量電路的電氣原理圖；圖5為本實用新型的恒電位電路和信號發生電路的電氣原理圖；圖6為本實用新型的控制及信號處理電路、數據傳輸電路、時鐘電路、數據存儲電路、液晶顯示電路、鍵盤處理電路、程序下載接口的電氣原理圖；圖7為本實用新型應用于鋼筋混凝土結構中的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖所示，一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，包括多個設置在混凝土中各個檢測點(圖中未示出，檢測點通常為易腐蝕的部分)上且具有檢測PH值、CL一離子濃度值、開路電位、極化阻力和腐蝕速率功能的復合式傳感器1及與每個檢測點上的復合式傳感器1分別對應連接的檢測電路，檢測電路的信號輸入端連接有鍵盤輸入單元3，檢測電路的信號輸出端連接有液晶顯示單元4，通過鍵盤輸入單元3和液晶顯示單元4的相互配合完成各種參數設置以及測量數據的顯示等，這種結構的測量儀便于攜帶，能夠滿足任何環境的監測需求。在此具體實施例中，復合式傳感器1主要由并行設置的研究電極11、參考電極12、 PH探針13、CL—探針14和輔助電極15組成，研究電極11、參考電極12、PH探針13及CL一探針14均設置在一同軸延伸的管狀輔助電極15內，研究電極11接地。檢測電路主要由信號發生電路21、分別與信號發生電路21連接的控制及信號處理電路22和恒電位電路23、 PH值測量電路M和CL —值測量電路25組成，控制及信號處理電路22連接有時鐘電路沈和數據存儲電路27。ra探針13通過PH值測量電路M與控制及信號處理電路22的信號輸入端連接，CL—探針14通過CL —值測量電路25與控制及信號處理電路22的信號輸入端連接，信號發生電路21的信號輸出端輸出檢測腐蝕速率的極化電位，恒電位電路23與參考電極12連接以驅動參考電極12，輔助電極15與控制及信號處理電路22連接，鍵盤輸入單元3的信號輸出端與控制及信號處理電路22的信號輸入端連接，液晶顯示單元4的信號輸入端與控制及信號處理電路22的信號輸出端連接。由于復合傳感器1輸出的PH值、CL-離子濃度值及腐蝕速率等直接進入檢測電路，各信號進入檢測電路的路徑相互獨立，檢測電路中的控制及信號處理電路22根據實際需要采集、處理復合傳感器1輸出的一種或多種信號，因此可實現各腐蝕參數的獨立、有選擇的測量。在此具體實施例中，檢測電路還包括有數據傳輸電路觀，控制及信號處理電路22 與數據傳輸電路28連接，數據傳輸電路28通過RS485總線遠程連接有上位監控計算機5， 將檢測數據上傳至上位監控計算機5。在此具體實施例中，檢測電路還包括用于實現在線編程、調試及下載的程序下載接口 JTAG，如圖6所示，程序下載接口 JTAG的信號輸出端與控制及信號處理電路22連接。在此具體實施例中，鍵盤輸入單元3包括鍵盤31和鍵盤處理電路，液晶顯示單元 4包括液晶屏41和液晶顯示電路，鍵盤31通過鍵盤處理電路與控制及信號處理電路22的信號輸入端連接，液晶屏41通過液晶顯示電路與控制及信號處理電路22的信號輸出端連接。在此具體實施例中，如圖7所示，復合式傳感器1設置于一個獨立的具有防腐、防潮和防爆功能的第一殼體6內，檢測電路、液晶顯示電路及鍵盤處理電路均設置于一個獨立的具有防腐、防潮和防爆功能的第二殼體7內，檢測電路、液晶顯示電路及鍵盤處理電路均澆封在第二殼體7內，鍵盤31和液晶屏41均設置于第二殼體7上。第一殼體6和第二殼體7均采用耐腐蝕、耐高溫的鋁合金材料制成，并在第一殼體6和第二殼體7的表面上噴涂現有的防腐劑做防腐處理。各個電路的具體組成及各電路之間的連接關系如下如圖5所示，信號發生電路21包括型號為DAC8532的信號發生芯片U7、型號為 AD822的第十三運算放大器A13A和A13B、型號為AD822的第十四運算放大器A14及型號為AD822的第十五運算放大器A15A;恒電位電路23包括型號為AD822的第八運算放大器 A8A、型號為0P177的第九運算放大器A9、電壓跟隨器、采樣保持器及信號加法運算放大器 A12A。如圖6所示，控制及信號處理電路22包括型號為AD7718的第一控制芯片U8和型號為C8051F345的第二控制芯片Ul ；數據傳輸電路28包括型號為MAX232的通訊芯片U6， 通訊芯片U6通過9針插頭Jl將數據傳輸給上位監控計算機5 ；數據存儲電路包括型號為 FM24C512的存儲芯片U2，其可儲存30支探針的特征參數及每只探針監測到的1000組監測數據，且儲存的各種數據可讀、可寫、可刪除；時鐘電路沈包括型號為SDM05API的時鐘芯片U4 ；液晶顯示電路包括型號為EDM12864-38的液晶顯示芯片U3。信號發生電路21的第十五運算放大器A15A與恒電位電路23連接，恒電位電路23的第八運算放大器A8A與參考電極12連接，恒電位電路23通過輔助電極15提供測量腐蝕電流密度的電路回路及電流 I-電壓V變換，輔助電極15通過電流I-電壓V變換與控制及信號處理電路22連接。第一控制芯片U8的檢測信號輸入端AIN8與圖3所示的PH值測量電路M的信號輸出端連接， 第一控制芯片U8的檢測信號輸入端AIN2與圖4所示的CL一值測量電路25的信號輸出端連接，第一控制芯片U8的檢測信號輸入端AIN6及AIN4分別與恒電位電路23的信號輸出端Ecorr2及Icorr2連接，第一控制芯片U8的控制輸入端D0UT、DIN、SCLK進行編程來選擇不同的檢測通道，完成PH值、CL—離子濃度值、開路電位、極化阻力和腐蝕速率的檢測；第二控制芯片Ul通過并行數據總線DB7 DBO及控制總線D/I、R/W、E、CS1、CS2、EDMRST與液晶顯示電路的型號為EDM12864-38的液晶顯示芯片U3連接，第二控制芯片Ul通過1 總線FSCL、FSDA與數據存儲電路27的型號為FMMC512的存儲芯片U2，第二控制芯片Ul的通信控制端RXO、TXO與數據傳輸電路觀的型號為MAX232的通訊芯片TO連接，第二控制芯片Ul的測試接口 C2D、C2CK與程序下載接口 JTAG的信號輸出端連接，以實現在線編程、調試及程序下載，第二控制芯片Ul通過I2C總線20SCL、20SDA及INT與時鐘電路沈連接，第二控制芯片Ul通過I/O接口 P4. 0 P4. 7與鍵盤處理電路的輸出端連接。實際使用本實用新型的監測系統時，如圖7所示，先將復合式傳感器1安裝于隧道內部側壁的鋼筋混凝土結構易腐蝕的部位中，如果需監測較大范圍時，則可將多個復合式傳感器1分布在各個易腐蝕的部位(即檢測點)范圍內即可。本實用新型根據腐蝕電化學原理及PH、CL一反應原理，利用現代電子技術及SOC芯片(System On Chip)采集電壓數據并傳輸，通過信號發生電路21的輸出端輸出測量腐蝕速率參數的極化電位，該極化電位可通過第二控制芯片Ul對信號發生電路21的信號發生芯片U7編程連續調節，實現動態掃描，掃描的范圍可設置為士40mV，通過恒電位電路23驅動電極建立腐蝕電化學體系，體系包括參考電極12 (二氧化錳)、研究電極11 (鋼筋)、輔助電極15 (316L不銹鋼)。作為體系中的電極，極化電位施加在研究電極11、參考電極12之間，通過輔助電極15提供測量腐蝕電流密度的電路回路及電流一電壓變換，并經控制及信號處理電路22進行采樣、處理。其他電極則利用信號發生電路21內部的開關連接到地線引腳上而形成一個完整的回路來實現；當有腐蝕介質進入PH探針或CL一探針表面時，通過檢測PH值、CL—離子濃度值、開路電位、極化阻力及腐蝕速率等參數的變化來反映腐蝕介質對鋼筋的腐蝕強度。
權利要求1.一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，包括多個設置在混凝土中各個檢測點上且具有檢測PH值、CL—離子濃度值、開路電位、極化阻力和腐蝕速率功能的復合式傳感器及與每個檢測點上的所述的復合式傳感器分別對應連接的檢測電路，其特征在于所述的檢測電路的信號輸入端連接有鍵盤輸入單元，所述的檢測電路的信號輸出端連接有液晶顯示單元。
2.根據權利要求1所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的復合式傳感器主要由并行設置的研究電極、參考電極、PH探針、CL一探針和輔助電極組成，所述的研究電極、所述的參考電極、所述的PH探針及所述的CL —探針均設置在一同軸延伸的管狀輔助電極內，所述的研究電極接地，所述的檢測電路主要由信號發生電路、分別與所述的信號發生電路連接的控制及信號處理電路和恒電位電路、PH值測量電路及CL —值測量電路組成，所述的控制及信號處理電路連接有時鐘電路和數據存儲電路，所述的PH探針通過所述的PH值測量電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的CL一探針通過所述的CL—值測量電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的信號發生電路的信號輸出端輸出檢測所述的腐蝕速率的極化電位，所述的恒電位電路與所述的參考電極連接以驅動所述的參考電極，所述的輔助電極與所述的控制及信號處理電路連接，所述的鍵盤輸入單元的信號輸出端與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的液晶顯示單元的信號輸入端與所述的控制及信號處理電路的信號輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的檢測電路還包括有數據傳輸電路，所述的控制及信號處理電路與所述的數據傳輸電路連接，所述的數據傳輸電路遠程連接有上位監控計算機。
4.根據權利要求2或3所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的檢測電路還包括有用于實現在線編程、調試及下載的程序下載接口，所述的程序下載接口與所述的控制及信號處理電路連接。
5.根據權利要求4所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的鍵盤輸入單元包括鍵盤和鍵盤處理電路，所述的液晶顯示單元包括液晶屏和液晶顯示電路，所述的鍵盤通過所述的鍵盤處理電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸入端連接，所述的液晶屏通過所述的液晶顯示電路與所述的控制及信號處理電路的信號輸出端連接。
6.根據權利要求5所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的復合式傳感器設置于一個獨立的具有防腐、防潮和防爆功能的第一殼體內，所述的檢測電路、所述的液晶顯示電路及所述的鍵盤處理電路均設置于一個獨立的具有防腐、防潮和防爆功能的第二殼體內，所述的檢測電路、所述的液晶顯示電路及所述的鍵盤處理電路均澆封在所述的第二殼體內，所述的鍵盤和所述的液晶屏均設置于所述的第二殼體上。
7.根據權利要求6所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的第一殼體和所述的第二殼體均為表面經過防腐處理的鋁合金殼體。
8.根據權利要求3所述的一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，其特征在于所述的信號發生電路包括型號為DAC8532的信號發生芯片，所述的控制及信號處理電路包括型號為 AD7718的第一控制芯片和型號為C8051F345的第二控制芯片，數據傳輸電路包括型號為 MAX232的通訊芯片，數據存儲電路包括型號為FMMC512的存儲芯片，時鐘電路包括型號為 SD2405API的時鐘芯片，液晶顯示電路包括型號為EDM12864-38的液晶顯示芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式鋼筋混凝土腐蝕測量儀，包括多個設置在混凝土中各個檢測點上且具有檢測PH值、CL－離子濃度值、開路電位、極化阻力和腐蝕速率功能的復合式傳感器及與每個檢測點上的復合式傳感器分別對應連接的檢測電路，其特征在于檢測電路的信號輸入端連接有鍵盤輸入單元，檢測電路的信號輸出端連接有液晶顯示單元，優點在于通過在與復合式傳感器對應連接的檢測電路的信號輸入端上連接鍵盤輸入單元，且在檢測電路的信號輸出端上連接液晶顯示單元，利用鍵盤輸入單元和液晶顯示單元的相互配合完成各種參數設置以及測量數據的顯示，這種結構的測量儀便于攜帶，能夠滿足任何環境的監測需求。
文檔編號G01N17/04GK201945546SQ20112000437
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者文海濤, 林昌健 申請人:寧波海科結構腐蝕控制工程技術有限公司