专利名称：混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种混凝土早龄期收缩性能电涡流 法测量装置用标靶，属物理中以非接触式传感器测量距离的技术领域。
技术背景 混凝土浇注后的随着凝固与老化的过程要产生收缩力，
在无约束条件下会发生收缩变形，在有约束条件下将可能导致产生裂缝。混
凝土收缩性能特别是对3天内早龄期收缩性能是评价混凝土的抗裂性的重要 技术指标，对混凝土工程防止混凝土构件产生裂缝具有实际意义。由于3天 内早龄期混凝土尚未完全凝固且其收缩变形量4艮微小，如果采用机械接触方 式直接测量其收缩位移，测量时机械接触产生的力的作用将可能使被测量体 发生位移而影响测量结果。为了精确测定混凝土早龄期收缩性能，《混凝土早 龄期收缩测试电涡流法的研究》(《建筑材料学报》2006年9巻6期)提出了 一种无约束条件下测量混凝土早龄期收缩性能的方法，即电涡流非接触式混 凝土早龄期收缩性能测试方法。在此基础上产生了混凝土早龄期收缩性能测 试电涡流法测试装置。
该装置把两只电涡流非接触式位移的探头固定在10cm x 10cm x 51.5cm 的混凝土试模的两端上方，试模内涂刷润滑油，然后再在试模内铺设两层塑 料薄膜，每层薄膜上均匀涂抹一层润滑油，以保证混凝土在试模中的自由变 形，把两个金属标革巴预埋浇注在混凝土试件的两端，其测量平面与混凝土试 件的收缩测量方向相垂直，标靶露出混凝土试件的部分与相应的电涡流位移 传感器探头组成微位移测量系统。当混凝土试件产生收缩时，两组位移传感 器分别测量到标靶的位移量为^&、 ^丄2，其两者之和即为被测混凝土试件的 两标輩巴之间所发生的收缩距离。测量时，由计算机系统每隔一定的时间测量 一次两个位移传感器的位移量，即当前位置相对于混凝土试件刚浇注成型时 初始位置的距离a&、」丄2。
当前龄期的混凝土收缩率按下式计算式中e为当前龄期的混凝土收缩率；A)为的试件测量标距，即试件刚 浇注成型未发生收缩前两标靶测量平面之间的初始距离。
计算机记录每个采样时刻的位移量。整个测量过程完成后，便可以考察 的混凝土试件收缩率按时间变化的规律。
电涡流传感器由探头、延伸电缆、前置器以及标靶构成基本工作系统。 前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产 生交变的磁场，当有导电材料制作的标靶靠近这一磁场时，由于电磁感应原 理则将在此标靶导电材料的表面产生电涡流。与此同时该电涡流也产生一个 方向与探头头部的线圈产生的交变磁场方向相反的交变-兹场。由于其反作用， 使探头头部的线圈高频电流的幅度和相位(线圈阻抗)得到改变，这一变化 与标靶磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、交变电流频率以及头 部线圈到标靶表面的距离等参数有关，而在传感器工作系统确定后，该改变 仅与头部线圈到标靶表面的距离有关，因而可通过换算得出距离的变化。通 过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗的变化转化成电压或电流的变化，而 直接反映探头到标耙表面之间距离的变化。
电涡流位移传感器探头线圈的阻抗与标靶下列性状有关
1、 标靶电导率、磁导率的影响
当标靶为导;兹材料(如普通钢、结构钢等)时，由于涡流效应和磁效应 同时存在，磁效应反作用于涡流效应，使得涡流效应减弱，即传感器的灵敏 度降低。而当标靶为弱导磁材料(如铜，铝，合金钢等)时，由于磁效应弱， 相对来说涡流效应要强，因此传感器感应灵敏度要高。如某型号电涡流位移 传感器对下述材料的平均灵敏度为
铝14.1mV//xm;铜15.0mV/gm; 45号钢7.77mV/yUm; 1Crl8Ni9Ti: 10.41mV//2m; 42CrMoA: 7.87mV/拜。
2、 标靶表面平整度的影响
不规则的标輩巴表面，会给实际的测量带来附加误差，因此对标耙表面应 该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。 一般要求，对于位 移测量被测表面粗糙度要求在0.4/』m ~ 1.6/xm之间。
3、 标靶表面镀层的影响标靶表面的镀层相当于改变了标靶材料，视其镀层的材质、厚薄，传感 器的灵敏度会有所变化。
4、 标耙表面-兹效应的影响
电涡流效应主要集中在标把表面，如果由于加工过程中形成残磁效应， 以及淬火不均匀、硬度不均匀、金相组织不均匀、结晶结构不均匀等都会影 响传感器特性。
5、 标靶表面尺寸的影响
由于探头线圏产生的磁场范围是一定的，而标靶表面形成的涡流场也是 一定的。这样就对标靶表面大小有一定要求。通常，当标靶表面为平面时， 以正对探头中心线的点为中心，被测面直径应大于探头头部直径的1.5倍以 上；当标靶为圆轴且探头中心线与轴心线正交时， 一般要求被测轴直径为探 头头部直径的3倍以上，否则传感器的灵敏度会下降，标靶表面越小，灵敏 度下降越多。
6、 标靶厚度的影响
标靶中电涡流场作用的深度由频率、材料导电率、导磁率等因素决定。 因此如果标革巴太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降， 一般 要求厚度大于O.lmm以上的钢等导磁材料及厚度大于0.05mm以上的铜、铝 等弱导磁材料，则灵敏度不会受其厚度的影响。
现有标靶是由埋入试件中的标靶座和连接在标靶座上露出混凝土试件并 处于探头前方起作用的测量标靶构成，测量标耙针对探头的一面为被测量区， 是铁片冲压成型后再经电镀防绣处理而成的，即现有的标靶是整体的有折边 的薄片零件。这样就存在着一些问题由于标靶是整体的，所以为了减少上 述标靶性状对电涡流位移传感器探头线圈阻抗的各种影响需对标靶提高材料 和加工质量、提高加工一致性所作的质量控制便是针对标靶整体的，将导致 增加标耙材料和加工的费用。即便不计成本地采用好的材料和精的加工，但 要在标靶的生产加工过程中控制标靶材料、涂层材料、涂层厚度、电镀工艺 的一致性技术难度也很大。因此不可避免地存在涂层厚度、材料表面平整度 的差异，且不同批次生产使用的的标靶材料及其厚度和涂层材料也存在差异。 上述差异都将影响电涡流位移传感器的测量灵敏度而导致产生测量误差。此外，对有弯折的零件讲，为了防止标靶在储运时因碰撞、刮擦而产生划痕或 变形导致产生测量误差，其所使用的包装在防冲击、防挤压、防刮擦上的要 求也^艮高。
发明内容针对上述缺陷，本实用新型就是要提供一种非整体的混凝
土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标耙。
本实用新型"^是供的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，包 括用来埋在试件中固定的标靶座和连接在标靶座上的露出试件、处于电涡流 位移传感器探头前方的测量标靶构成，测量标靶针对纟果头的一面为被测量区， 所说的测量标靶是单独的一件片状零件，以外挂结构活动安装在标靶座上。
本实用新型分离了标靶的埋入混凝土中的 一次性使用的标靶座和真正作 标靶用的测量标靶两个部分，即在现有技术标靶的露出试件部分上外挂一件 测量标靶，该测量标靶中心对准电涡流位移传感器的测量探头。这一结构的 标耙因测量标靶是外挂的，可重复使用的，即在不损坏的前提下，该外挂的 测量标靶可在不同的试件上重复使用，仅有标靶座为一次性使用。因此与现 有技术相比，由于重复使用特性，外挂测量标靶可以是小批量精制的，其材
料、加工工艺的一致性可以得到保证；被测表面粗糙度等影响电涡流位移传 感器的测量精度要求的参数，经一次校准后是确定的，避免了原有标靶由于 材料、表面镀层厚度、加工工艺不一致性对测量产生的误差。
由于电涡流位移传感器探头的测量对象是外挂在标靶座的之上标准靶， 因此标靶座的材质与性状并不影响测量精度，这样大大降低了标靶座的材料 与质量控制要求，从而大幅度降低了制造成本。并且标靶座在储运过程中不 存在因冲击、挤压、刮擦对测量区造成的损伤而导致影响测量精度的问题， 从而也降低了包装成本。由于测量标耙是片状零件，且体积较小，其储运过
程的包装要求较为简单；而且由于是重复使用，用量很少，制造、运输成本
所占的比重很小。
由于电涡流位移传感器对不同材料形成的被测量区的灵敏度不同，也即， 对同一电涡流位移传感器而言，若测量标靶分别采用不同材料制成，则可以
有不同的量程。如某型号cp8探头传感器对铜材料的灵每文度为15.0mV/um,对 42CrMoA钢材料的灵敏度为7.87mV/pm，以这两种材料用作被测量区则可得相差约一倍的两个测量量程。通常，电涡流位移传感器的灵敏度提高一倍时， 其量程减小一半，测量精度提高一倍。这样一台设备可配不同测量量程的标 准靶而可拥有不同的测量量程功能。
总之，本实用新型提供的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标
靶，其外挂的测量标靶结构简单、可重复使用、 一次校准后精度保证；而一
造材料、镀层厚度、表面粗糙度没有很高的一致性要求，因此其制造、运输、 储藏成本大大降低。既保证了测量系统的精度，又大大地降低了标靶系统的 制造成本，同时适当选择配备不同材料制成的标准靶还可使测量设备简单获 得不同测量量程的功能。
本实用新型提供的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，外 挂式测量标靶的被测量区虽然未限定其形状，但从制造和使用方便角度讲最 好为圆形。外挂的测量标靶面对测量纟果头方向为净皮测量区，被测量区的面积 应满足相应电涡流位移传感器的测量探头的测量要求，因此所说的测量标耙 被测量区的任意方向的过中点尺寸均不小于探头头部直径的3倍，即被测量 区最小处的尺寸也等于或大于探头头部直径的3位。
本实用新型提供的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，外 挂的测量标靶通过螺钉、簧卡等机构挂在标靶座上，尤其是以磁钢吸附在标 耙座上，所说螺钉、簧卡、磁钢布置在测量标耙面对测量探头方向的被测量 区外围或者其背面。
本实用新型提供的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，外 挂式测量标靶的两面分别是不同磁导率的材料层，即一件测量标靶的两面是 不同测量灵壽文度的被测量区，使具有一靶双量程的特点。
上述双量程测量标把的外挂机构布置在测量区外侧，以不影响正反两面
测量，而所说外挂机构最好是磁钢。以数块磁钢对称地固定或环状磁钢固定 在圆形测量标靶的被测量区外围的一个同心圓上，使用时直接吸附在标靶座 上，使用完毕取下即可，放置和取下操作简便可靠。而磁钢与标靶座的吸附 平面以高于被测量区平面为佳，以确保放置和取下操作时测量面与标靶不发 生接触摩擦，起到保护测量面的作用。同时，最好将两侧被测量区制成不同颜色，以醒目标明不同的测量量程避免出现人为操作错误。双量程准耙具有 一靶双量程功能。
图1是本实用新型一实施例应用时的剖视图，图中1-
试件模，2-标靶座，3-电涡流位移传感器探头，4-传感器探头座，5-混凝土试 件，6-测量标靶；
图2为图1的俯视图，图中l-试件模，2-标耙座，3-电涡流位移传感器 探头，4-传感器探头座，5-混凝土试件，6-测量标靶；
图3为图1中A—一A向剖视图，图中l-试件才莫，2-标靶座，5-试件， 6-测量标革巴；
图4为图1中件6的剖视图，图中61-—种材料之被测量区，62-磁钢之 一，63-另一种材料之被测量区，64-磁钢之二；
图5为是本实用新型另一实施例中测量标靶的主视图，图中71-磁钢， 72-测量标耙基板；
图2是图5的左视图，图中71-磁钢，72-被测量区材料。
具体实施方式1、混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量时的装置在
应用现场的结构图如图1、 2、 3的示，混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量 装置包括电涡流位移传感器、计算机系统，电涡流传感器由探头、延伸电缆、 前置器以及标靶构成。在使用时，电涡流位移传感器探头3经传感器探头座4 安装在试件才莫壳1上，并使探头在试件纵向中分平面上指向两端。标靶座2 在浇注混凝土试件5前安置在试件模壳两端，并使其外露平面垂直于试件纵 向中分平面和试件才莫壳底面。测量标靶6外挂在标靶座的外露平面上，其被 测量区朝向探头。所说测量标靶如图4所示，是双量程的，其由两层被测量 区材料重叠而成， 一种材料之被测量区61是42CrMoA钢，另一种材料之净皮 测量区63是铜，测量标靶为圆片结构，其两侧各粘有一磁钢环，分别为磁钢 之一 62和磁钢之二 64。两侧不同是量程的被测量区分别上有不同颜色的漆。
2、 一单量程混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，其测量标 靶的被测量区材料72是一圓的铁片，被测量区经精细加工并上漆，在背面同 心圆上三等分粘有三粒磁钢71,如图5、 6所示。
3、 一标靶的测量标靶的被测量区背面有折转的弹性夹，可扣在标靶座上。
权利要求1、一种混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，包括用来埋在试件中固定的标靶座和连接在标靶座上的露出试件、处于电涡流位移传感器探头前方的测量标靶构成，测量标靶针对探头的一面为被测量区，其特征是所说的测量标靶是单独的一件片状零件，以外挂结构活动安装在标靶座上。
2、 如权利要求1所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶， 其特征是所说的测量标靶被测量区的任意方向的过中点尺寸均不小于探头头 部直径的3倍。
3、 如权利要求1所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶， 其特征是外挂式测量标靶的被测量区形状为直径不小于探头头部直径的3倍 的圓形。
4、 如权利要求1或2或3所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装 置用标靶，其特征是外挂的测量标靶是以磁钢吸附在标靶座上的。
5、 如权利要求4所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶， 其特征是磁钢布置在测量标靶面对测量探头方向的被测量区外围或者其背 面。
6、 如权利要求4所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶， 其特征是外挂式测量标靶的两面分别是不同磁导率的材料层。
7、 如权利要求6所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶， 其特征是磁钢与标靶座的吸附平面高于被测量区平面。
8、 如权利要求6或7所述的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用 标耙，其特征是测量标耙的两面分别有不同颜色。
专利摘要本实用新型提供的混凝土早龄期收缩性能电涡流法测量装置用标靶，包括用来埋在试件[5]中固定的标靶座[2]和连接在标靶座上的露出试件、处于电涡流位移传感器探头[3]前方的测量标靶[6]构成，测量标靶针对探头的一面为被测量区，所说的测量标靶是单独的一件片状零件，以外挂结构活动安装在标靶座上。总之，本实用新型中测量标靶结构简单、可重复使用、一次校准后精度保证；而一次性使用的标靶座对制造材料、镀层厚度、表面粗糙度没有很高的一致性要求，因此其制造、运输、储藏成本大大降低。既保证了测量系统的精度，又大大地降低了标靶系统的制造成本，同时适当选择配备不同材料制成的标准靶还可使测量设备简单获得不同测量量程的功能。
文档编号G01N27/90GK201233386SQ20082012237
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者周岳年, 诸华丰, 邱伟明 申请人:舟山市博远科技开发有限公司