一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置

1.本实用新型涉及电阻率测定技术领域。具体地说是一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置。


背景技术：

2.注浆也是混凝土材料的一种，当前常用的混凝土电阻测试方法有以下3种：两电极法、四电极法和无电极法；两电极法电路简单，数据处理简单，但是存在着电极极化带来的测试误差；四电极法将供电电极与测试电极分离开来，减小了电极极化带来的电阻测试误差，但是当前的测试装置多为手动、单次测定装置，不能完成自动监测，且测试槽多为单一样品，样品的尺寸不是力学测试的标准件尺寸；无电极法避免了电极带来的接触误差及极化误差，但无电极法有以下几个缺陷：一、只适用于测试混凝土早期电阻率，随着固结时间的增加，混凝土电阻率大幅度提高，无电极法提供的5v电压产生的感应电流太小而无法精准测量；二、试件为环形模型，制样困难，给控制测量条件，如饱和度等带来困难；三、模具长期被一个样品占着，测试耗时长，养护困难，测试效率偏低。


技术实现要素：

3.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可以动态监测注浆材料电阻率变化过程的一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置，包括导线，还包括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。
6.上述一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置，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。
7.上述一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置，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、第二电极网片、第三电极网片、第四电极网片和第五电极网片；所述第一电极网片、所述第二电极网片、所述第三电极网片、所述第四电极网片和所述第五电极网片均由两个侧面积为70mm*70mm的电极网片组成，两个所述薄的电极网片之间容易分开，所述第一电极网片、所述第二电极网片、所述第三电极网片、所述第四电极网片和所述第五电极网片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、所述第二电极网片、所述第三电极网片、所述第四电极网片和所述第五电极网片；所述第一电极网片、所述第二电极网片、所述第三电极网片、所述第四电极网片和所述第五电极网片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两侧空间的尺寸为混凝土标准件尺寸；所述第五
电极网片通过所述导线与直流电源的正极电连接，所述第一电极网片通过所述导线与直流电源的负极电连接，相邻电极网片之间通过注浆材料串联。
8.上述一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置，所述监测机构包括智能控制电源开关、高精度智能电压表、数据采集器、数据在线检测器和高精度智能电流表；所述智能控制电源开关的电流输入端与所述直流电源的正极电连接，所述智能控制电源开关的电流输出端与所述第五电极网片电连接；所述数据在线检测器的控制信号输出端与所述智能控制电源开关控制信号输入端电连接；所述第二电极网片与所述第三电极网片之间、以及所述第三电极网片与所述第四电极网片之间分别串联有所述高精度智能电压表；每个所述高精度智能电压表的电压数据输出端分别与所述数据采集器的电压数据输入端连接；所述第一电极网片的电流输入端与所述高精度智能电流表的电流输入端电连接，所述高精度智能电流表的电流输出端与所述直流电源的负极电连接；所述高精度智能电流表的电流数据输出端与所述数据采集器的电流数据输入端连接；所述数据采集器的数据输出端与所述数据在线检测器的数据输入端连接。
9.本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：
10.本实用新型，能够智能调控监测时间，包括单次监测时间、监测间隔时间和监测总时长，有助于减少电阻率两电极影响。
11.本实用新型，可以动态监测注浆材料电阻率变化过程，通过数据采集器和数据在线检测器，可以观测注浆材料水化过程中电阻率动态变化。
12.本实用新型，能够动态监测多个注浆材料样品，可通过增加样品槽数量实现多样品电阻率在线监测问题，解决当前混凝土类电阻率设备一次只能测定单一样品的难题。
13.本实用新型，在原有预埋四电极装置的基础上，增加一个电极，也就是增加了一组电阻率测定数据，注浆材料样品槽可以同时显示两组数据，材料电阻率可使用测量值的平均值，提高注浆材料电阻率测量精度。
附图说明
14.图1本实用新型结构示意图；
15.图2本实用新型注浆材料样品槽剖面结构示意图。
16.图中附图标记表示为：10-高精度智能电压表；30-直流电源；40-智能控制电源开关；50-高精度智能电流表；80-数据采集器；90-数据在线检测器；100-导线；3-第一电极网片；4-第二电极网片；5-第三电极网片；6-第四电极网片；7-第五电极网片。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1-2所示，一种用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置，包括导线100，还包括注浆材料容纳机构和监测机构；注浆材料容纳机构由外框部件和分隔部件构成，分隔部件设置在外框部件的内部，分隔部件通过导线100与监测机构相连接；相邻分隔部件之间为
注浆材料，每个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；注浆材料容纳机构为两个或两个以上，并且所有注浆材料容纳机构之间均为并联；外框部件为注浆材料样品槽；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；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均由两个侧面积为70mm*70mm的电极网片组成，两个薄的电极网片之间容易分开，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均卡接在注浆材料样品槽内部，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；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将注浆材料样品槽内部分隔为六个空间，且第三电极网片5两侧空间的尺寸为混凝土标准件尺寸；第五电极网片7通过导线100与直流电源30的正极电连接，第一电极网片3通过导线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；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；智能控制电源开关40的电流输入端与直流电源30的正极电连接，智能控制电源开关40的电流输出端与第五电极网片7电连接；数据在线检测器90的控制信号输出端与智能控制电源开关40控制信号输入端电连接；第二电极网片4与第三电极网片5之间、以及第三电极网片5与第四电极网片6之间分别串联有高精度智能电压表10；每个高精度智能电压表10的电压数据输出端分别与数据采集器80的电压数据输入端连接；第一电极网片3的电流输入端与高精度智能电流表50的电流输入端电连接，高精度智能电流表50的电流输出端与直流电源30的负极电连接；高精度智能电流表50的电流数据输出端与数据采集器80的电流数据输入端连接；数据采集器80的数据输出端与数据在线检测器90的数据输入端连接。
19.采用上述用于注浆材料电阻率测定的智能监测装置用于注浆材料电阻率测定的方法，具体包括如下步骤：
20.步骤a：将待测注浆材料样品放入注浆材料容纳机构内；
21.将待测注浆材料样品放入注浆材料容纳机构内，使得第一电极网片3与注浆材料样品槽一端内壁围成的空间之间、第一电极网片3与第二电极网片4之间、第二电极网片4与第三电极网片5之间、第三电极网片5与第四电极网片6之间、第四电极网片6与第五电极网片7之间、以及第五电极网片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；
22.步骤b：检查监测机构线路连接是否正确及是否处于正常工作状态；
23.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；
24.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；
25.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。
26.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：
27.[0028][0029]
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；u
i4-5
和u
i5-6
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之间的试件的电压；ii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；
[0030]
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；
[0031][0032][0033]
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；
[0034]
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；
[0035][0036][0037]
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，电机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；
[0038][0039][0040]
式中：ai为第i个注浆材料样品槽中试件的横截面积m2，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；
[0041]
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；
[0042][0043]
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。
[0044]
工作原理：能够智能调控监测时间，包括单次监测时间、监测间隔时间和监测总时长，有助于减少电阻率两电极影响，可以动态监测注浆材料电阻率变化过程，通过数据采集器80和数据在线检测器90，可以观测注浆材料水化过程中电阻率动态变化，能够动态监测多个注浆材料样品，可通过增加样品槽数量实现多样品电阻率在线监测问题，解决当前混凝土类电阻率设备一次只能测定单一样品的难题，在原有预埋四电极装置的基础上，增加一个电极，也就是增加了一组电阻率测定数据，注浆材料样品槽可以同时显示两组数据，材料电阻率可使用测量值的平均值，提高注浆材料电阻率测量精度。
[0045]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。