一种基于rfid的混凝土中钢筋腐蚀监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土中钢筋腐蚀监测系统，特别涉及一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土结构耐久性退化的原因主要有混凝土材料自身的腐蚀和钢筋腐蚀两大类，其中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性和使用寿命的最重要的因素。钢筋的锈蚀会导致钢筋混凝土构件承载力下降和延性的降低，从而影响整个结构的安全性和耐久性，严重的锈蚀甚至会导致结构的破坏。
[0003]混凝土中钢筋腐蚀是一个电化学过程，电化学测量是反映其本质过程的有力手段，目前较常用的电化学检测方法主要为半电池电位法，但半电池电位法只能定性的判断钢筋腐蚀的腐蚀概率，且不可实现长期监测。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，能够实现对建筑物混凝土中钢筋腐蚀的长期监测。
[0005]技术方案:一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，包括埋入式传感器和外部电路；其中:
[0006]所述埋入式传感器为预埋入混凝土的LC谐振电路，所述LC谐振电路中包括若干个电容并联支路，每个电容并联支路都串联不同粗细的钢筋；
[0007]所述外部电路包括外部检测电路和无线收发电路；所述外部检测电路用于提供所述埋入式传感器中电路工作的扫频激励源，并将所述埋入式传感器反馈的谐振频率信号通过所述无线收发电路发送到上位机。
[0008]作为本发明的优选方案，所述外部检测电路包括单片机、DDS交流扫频激励源电路以及峰值检波电路；
[0009]所述DDS交流扫频激励源电路，所述DDS交流扫频激励源根据单片机的控制发出频率可调的振荡信号后通过耦合线圈发送到入式传感器，并将接收的所述埋入式传感器反馈的谐振频率信号发送至所述峰值检波电路；
[0010]所述峰值检波电路用于缓冲所述DDS交流扫频激励源电路的缓冲峰值检波信号后发送到所述单片机；
[0011]所述单片机根据接收的信号计算得到所述埋入式传感器反馈的谐振频率后通过连接的所述无线收发电路发送到上位机。
[0012]有益效果:本发明的一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，通过不同粗细钢丝的通断情况能够反映混凝土结构中钢筋的不同腐蚀程度。该系统具有无线无源，可以实现长期监测特点，而且相对于传统腐蚀监测，该方法能够反映混凝土中不同的钢筋腐蚀程度。同时具有功耗低，传输距离远，数据传输稳定等特点，经实验测试，外部电路能够自动采集钢筋腐蚀信息以代替各种昂贵的仪器对钢筋的腐蚀情况进行自动检测。
【附图说明】
[0013]图1为本发明系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0015]如图1所示，一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，包括埋入式传感器和外部电路；其中:
[0016]所述埋入式传感器为预埋入混凝土的LC谐振电路，所述LC谐振电路中包括若干个电容并联支路，每个电容并联支路都串联不同粗细的钢筋；
[0017]所述外部电路包括外部检测电路和无线收发电路；其中所述外部检测电路包括单片机、DDS交流扫频激励源电路以及峰值检波电路；
[0018]所述DDS交流扫频激励源电路，所述DDS交流扫频激励源根据单片机的控制发出频率可调的振荡信号后通过耦合线圈发送到入式传感器，并将接收的所述埋入式传感器反馈的谐振频率信号发送至所述峰值检波电路；
[0019]所述峰值检波电路用于缓冲所述DDS交流扫频激励源电路的缓冲峰值检波信号后发送到所述单片机；
[0020]所述单片机根据接收的信号计算得到所述埋入式传感器反馈的谐振频率后通过连接的所述无线收发电路发送到上位机。
[0021]封装好后的埋入式传感器埋置于混凝土结构中待监测钢筋附近。下面用不同开关表示接入的不同粗细的钢筋，当混凝土中钢筋腐蚀时，埋入式传感器中钢筋依次断开，在电路中表现即为开关依次断开，外部检测电路的谐振频率相应发生变化，从而实现钢筋腐蚀信号在混凝土结构内外的无线传输。
[0022]电路中的电感或电容的变化会引起电路的谐振频率的变化，其中开关K1、K2、K3，表示不同粗细的钢丝，K1最粗，K3最细。它们的腐蚀断开次序为K3，K2，K1。当开关ΚΙ、K2、K3都闭合时，即腐蚀情况尚未呈现，谐振频率取决于四个电容之和，即总电容C =C0+C1+C2+C3 ;当开关K3打开时，电容C3就从电路中去除了，此时腐蚀程度较轻微，即总电容C = C0+C1+C2，造成了谐振频率的升高；依次类推，当钢筋腐蚀情况逐渐加深时，K2、K1依次断开，总电容逐渐减小，从而谐振频率逐渐升高。这样，电路的谐振频率就取决于开关的状态，通过谐振频率的测量，可以确定各开关的状态，从而确定混凝土中钢筋的腐蚀情况。
[0023]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，其特征在于:包括埋入式传感器和外部电路；其中: 所述埋入式传感器为预埋入混凝土的LC谐振电路，所述LC谐振电路中包括若干个电容并联支路，每个电容并联支路都串联不同粗细的钢筋； 所述外部电路包括外部检测电路和无线收发电路；所述外部检测电路用于提供所述埋入式传感器中电路工作的扫频激励源，并将所述埋入式传感器反馈的谐振频率信号通过所述无线收发电路发送到上位机。2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，其特征在于:所述外部检测电路包括单片机、DDS交流扫频激励源电路以及峰值检波电路； 所述DDS交流扫频激励源电路，所述DDS交流扫频激励源根据单片机的控制发出频率可调的振荡信号后通过耦合线圈发送到入式传感器，并将接收的所述埋入式传感器反馈的谐振频率信号发送至所述峰值检波电路； 所述峰值检波电路用于缓冲所述DDS交流扫频激励源电路的缓冲峰值检波信号后发送到所述单片机； 所述单片机根据接收的信号计算得到所述埋入式传感器反馈的谐振频率后通过连接的所述无线收发电路发送到上位机。
【专利摘要】本发明提供了一种基于RFID的混凝土中钢筋腐蚀监测系统，包括埋入式传感器和外部电路。埋人式传感器为基于钢筋等效物的LC振荡电路，外部电路分为外部检测电路和无线收发电路。外部检测电路的主要功能为LC振荡电路提供扫频激励源并从埋入式传感器采集反映钢筋腐蚀情况的信号，无线收发电路负责保持节点之间以及节点和汇聚节点之间的通信。通过不同粗细钢丝的通断情况能够反映混凝土结构中钢筋的不同腐蚀程度。该系统具有无线无源，可以实现长期监测特点，而且相对于传统腐蚀监测，该方法能够反映混凝土中不同的钢筋腐蚀程度。
【IPC分类】G01N17/00
【公开号】CN105334151
【申请号】CN201410385290
【发明人】宋文杰
【申请人】宋文杰
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年8月6日