预应力孔道注浆质量检测传感器的制作方法

本发明涉及基于压电材料的预应力波纹管注浆质量检测技术领域，尤其涉及一种预应力孔道注浆质量检测传感器。

背景技术：

预应力孔道注浆饱满程度直接影响了桥梁结构耐久性。如果波纹管孔道注浆不饱满，将导致预应力筋锈蚀加快，桥梁预应力系统失效，从而严重影响桥梁使用寿命。预应力孔道注浆质量是桥梁工程质量控制的重要环节。孔道注浆质量越来越多的引起建设方的重视。经过查证，国内预应力连续梁桥和连续刚构桥梁有40％-60％的孔道注浆存在质量问题。因此采用有效的检测技术对预应力结构的管道的注浆质量进行检测，进而客观评价结构的质量状况具有重大意义。

目前，国内外针对预应力孔道注浆饱满程的检测提出了不少检测方法，包括开孔检测法和无损检测法，开孔检测法一般采用钻芯检测，无损检测法包括：探地雷达法、电磁波(雷达)检测法、X光、γ射线法、冲击回波法、超声检测法、能量衰减法等方法。开孔检测法数据局部破损检测方法，该方法直观有效，但工作量大、效率低、费用较高、且易对预应力钢束造成损伤，所以该方法不宜做大面积检测。由于金属材料的诱电性很强，基于电磁波的雷达法对于铁皮波纹管和金属波纹管内的灌浆密实度是无法检测的。X光、γ射线法具有一定的可视性，测试精度也相对较高，但该方法所需的检测设备庞大，测试费用高，具有一定的危险性(放射性)，而且不适用具有内腔的箱 型截面。冲击回波法是通过检测激震信号在缺陷区域的重复反射来测试灌注密实度，该测试方法需要1个测试面，对于薄板内的单层波纹管较大缺陷检测效果较好，但对于复杂区域、多层波纹管目前尚不能检测。超声波透射法适用于探测薄壁构件，且对发射和接收探头的相对位置要求严格，不适于桥梁中应用较广的箱梁等人员进入困难的解构，而且该方法检测费时、对探头的接触面要求高，很难得到广泛应用。声波纵向透射法通过测试预应力管道P波速度来对内部注浆的饱和度进行控制，但该方法的理论并不严密，严格来说，在预应力筋中传波的弹性波P波的波速并不会因为关键密实度而有明显的降低，反而可能因为灌浆密实度的提高使得周围约束增加，而使得波速略有增加，该方法的的适用性值得继续研究。

综上所示，预应力孔道灌浆密实度的检测是一项非常重要的工作，其有效与否可能直接影响到桥梁的安全，但目前善缺乏一种可保证检测精度且适用于各种复杂位置的检测方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种预应力孔道注浆质量检测传感器，有效解决上述技术问题。

为有效解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

预应力孔道注浆质量检测传感器，包括结构主体及与之连接的波纹管连接器、预应力波纹管及数据采集分析系统组成，所述结构主体包括基材及多组压电原件，所述结构主体与所述数据采集分析系统之间通过信号传输线实现连接并交互通讯。

特别的，所述压电原件不少于四组，且所述压电原件之间设有声障缝，所述声障缝中填充声波传输速度较低的材料。

特别的，所述信号传输线为屏蔽线，适用温度在-50℃到80℃之间。

特别的，所述波纹管连接器可为金属或塑料连接器,且能与既有预应力波纹管密切贴合，确保不漏浆。

特别的，所述数据采集分析系统包括声波信号扫描模块、模数转换模块、数据分析模块及图像显示模块，通过控制所述压电元件依据既定程序依次发射出指定波长、频率的声波，对波纹管内部注浆体进行扫描，并把采集后光电信号转化为电信号，经过模拟/数值转换器转变成数字信号，对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。

特别的，所述数据采集分析系统对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。

本发明的有益效果为：本发明提供的预应力孔道注浆质量检测传感器，可以检测预埋传感器位置处的管道注浆质量，又起到连接波纹管的作用。通过在基材上预埋压电元件，压电元件既可作为声波发生器，又可作为接收器，各压电元件依据既定的程序要求依次发射出指定波长、频率的声波，对波纹管内部注浆体进行扫描。光电信号采集后由的转化器转化为电信号，再经过模拟/数值转换器转变成数字信 号，数据采集及分析系统可对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明所述预应力孔道注浆质量检测传感器的结构示意图；

图2是本发明所述预应力孔道注浆质量检测传感器的安置状态结构示意图；

图3是本发明所述预应力孔道注浆质量检测传感器中部分内部结构示意图。

其中：

01压电原件，02基材，03声障缝，04信号传输线，05结构主体，06波纹管连接器，07数据采集分析系统，08预应力波纹管。

具体实施方式

实施例1：

参见图1-2，本实施例公开的预应力孔道注浆质量检测传感器，预应力孔道注浆质量检测传感器，包括结构主体05及与之连接的波纹管连接器06、预应力波纹管08及数据采集分析系统07组成，所述结构主体05包括基材02及多组压电原件01，所述结构主体05与所述数据采集分析系统07之间通过信号传输线04实现连接并交互通讯。

所述压电原件01不少于四组，且所述压电原件01之间设有声障缝03，所述声障缝03中填充声波传输速度较低的材料。所述信号传输线04为屏蔽线，适用温度在-50℃到80℃之间。所述波纹管连接器06为金属或塑料连接器。所述数据采集分析系统07包括声波信号扫描模块、模数转换模块、数据分析模块及图像显示模块，通过控制所述压电元件依据既定程序依次发射出指定波长、频率的声波，对波纹管内部注浆体进行扫描，并把采集后光电信号转化为电信号，经过模拟/数值转换器转变成数字信号，对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。所述数据采集分析系统07对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某步骤，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的方法，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些步骤的其它实施方式。

本实施例中区别于现有技术的技术路线为：

既可以检测预埋传感器位置处的管道注浆质量，又起到连接波纹管的作用。通过在基材02上预埋压电元件，压电元件既可作为声波发生器，又可作为接收器，各压电元件依据既定的程序要求依次发射出指定波长、频率的声波，对波纹管内部注浆体进行扫描。光电信号采集后由的转化器转化为电信号，再经过模拟/数值转换器转变成数 字信号，数据采集及分析系统可对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。

核心技术原理如下所述：

参见图1-3，压电元件可有压电陶瓷片或其他可产生声波或冲击波的材料组成；压电元件的数量由传感器所需测试精度确定，一般要求至少大于4，数量大于10之后精度提高较小。压电元件的附着基材02可以为金属或者非金属，基本原则是避免声波沿传感器环向传播，导致测试结果出现错误,当B处压电元件发生声波时，声波可沿基材02或传感器内部浆体传播至A处，为保证测试效果，声波在基材02的速度T2需大于在浆体中的传播时间T1，这需要基材02的声波传输速度较低。若基材02的声波传输速度大于声波在浆体中的传播速度，可通过在AB间设置声障缝03，声障缝03中填充声波传输速度较低的材料。信号传输线04需采用屏蔽线，适用温度在-50℃至80℃，且具有足够的强度，避免混凝土浇筑过程中发生损坏。波纹管连接器06可根据波纹管的型号进行调整，以使波纹管与传感器连接良好，不漏浆，不阻碍波纹管内浆体的流动为原则，波纹管连接器06的材料可以金属，也可以为塑料。数据采集及分析系统可控制压电元件依据既定程序依次发射出指定波长、频率的声波，对波纹管内部注浆体进行扫描，并把采集后光电信号转化为电信号，经过模拟/数值转换器转变成数字信号，数据采集及分析系统可对每个压电单元采集的声速、幅值、波形进行分析，并生产不同颜色或者不同灰度的 平面图像，进而对传感器位置的缺陷进行定量分析。

申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

本发明并不限于上述实施方式，凡采用与本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有实施方式均在本发明保护范围之内。