一种埋藏式环状压电陶瓷传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种埋藏式环状压电陶瓷传感器，适用于后张法预应力混凝土结构孔道灌浆密实度的检验，属于土木工程领域。本发明包括，焊接导线的两个圆环形压电陶瓷片、环氧树脂保护层、屏蔽涂料层和水泥外包层组成。具体来说，当后张法预应力混凝土结构中孔道灌浆高度发生变化时，传感器中两个环形压电陶瓷片之间电信号会发生变化，可以反映出孔道内灌浆质量的好坏，由于本发明是环形结构，可以直接套在预应力钢筋或钢绞线上，本发明适用于后张法预应力混凝土结构孔道灌浆密实度的检验。且该传感器本身材料廉价、构造简单、安装方便，为工程上后张法预应力混凝土结构孔道灌浆密实度的检验提供了一种简便可行的方法。
【专利说明】
一种埋藏式环状压电陶瓷传感器
技术领域
[0001]本发明涉及一种埋藏式环状压电陶瓷传感器，适用于后张法预应力混凝土结构孔道灌浆密实度的检验，属于土木工程领域。
【背景技术】
[0002]随着我国基础建设的快速发展，后张法预应力混凝土结构因其显著的经济优势在大型桥梁中得到广泛应用。而后张法预应力混凝土结构的优良性能必须建立在预应力钢筋与结构混凝土粘结完好的条件之上。因此，后张法预应力混凝土结构孔道灌浆质量越来越受到人们的重视。
[0003]压电陶瓷作为一种能够实现机械能与电能相互转换的功能型陶瓷材料，被广泛应用于各个领域。它的正压电效应是指，压电元件在机械应力的作用下，内部的正负电荷中心会发生相对移动，产生极化，导致压电单元两端表面出现符号相反的束缚电荷，且电荷密度与外力成比例。逆压电效应是指，在给压电元件施加电场时，其内部正负电荷中心发生相对位移而被极化，导致压电元件产生变形。本发明充分利用了压电陶瓷的正压电与逆压电效应。
[0004]对于后张法预应力混凝土结构预留孔道这样的隐蔽结构而言，传统检测方法需要人工使用检测仪器，从混凝土结构外部逐点的去检测孔道灌浆的质量，实现不了实时在线监测，而且检测过程往往具有一定的危险性。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种可以方便安装、无需保护、且能提供实时在线监测后张法预应力混凝土结构孔道灌浆质量的一种埋藏式环状压电陶瓷传感器。
[0006]由于压电陶瓷本身材料的限制，非常容易遭到破坏。而将压电陶瓷封装在耐久性好的材料中，这样被封装的压电陶瓷传感器就可以像混凝土中的砂石骨料一样，直接放入混凝土结构中，便形成了智能骨料。
[0007]本发明中所提出的一种埋藏式环状压电陶瓷传感器，是一种具有特殊结构形式的智能骨料，内部具有两个压电陶瓷环，一个作为发射器，一个作为接收器，随着孔道灌浆高度的不断提升，接收信号会发生变化，通过分析信号的改变量可以判断出孔道灌浆的质量好坏。且本发明中所提出的一种埋藏式环状压电陶瓷传感器具有环形结构，可以直接套在预应力钢筋上，安装方便。
[0008]本发明的技术方案:
[0009]—种埋藏式环状压电陶瓷传感器，包括环形压电陶瓷片1、环氧树脂填充保护层2、屏蔽涂料层3、水泥保护层4、导线5和卡扣配合型连接器(BNC)6;导线5焊接在环形压电陶瓷片I的正负极，在两个环形压电陶瓷片I的内环和外环表面依次设有环氧树脂填充保护层2、屏蔽涂料层3和水泥保护层4;两个被保护环形压电陶瓷片I通过水泥保护层4连接固定;卡扣配合型连接器(BNC)6与导线5连接。
[0010]本发明的有益效果:
[0011]1、此装置内置两个圆环形压电陶瓷片，利用电信号改变量与灌浆高度之间的关系，可以实现单独使用一个传感器完成孔道灌浆质量的检测。
[0012]2、本装置充分利用后张法预应力钢筋混凝土孔道结构的特点，将传感器设计成双压电圆环结构，可以直接套在预应力钢筋或钢绞线上，方便安装。
[0013]3、本装置结构简单，材料廉价，制作与安装方便，且无需额外保护，能实现孔道灌浆质量的实时监测，具有很大的市场和应用前景。
【附图说明】
[0014]图1是本发明整体实物示意图。
[00?5]图2是本发明的xy剖面结构示意图。
[0016]图3是本发明图2的a_a截面面图。
[0017]图4是本发明图2的b-b截面剖面图。
[0018]图5是传感器安装位置示意图。
[0019]图中:I环形压电陶瓷片；2环氧树脂填充保护层;3屏蔽涂料层;4水泥保护层;5导线；6卡扣配合型连接器(BNC) ;7套管;8预应力钢筋或钢绞线；9埋藏式环状压电陶瓷传感器。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0021]本发明提供了一种埋藏式环状压电陶瓷传感器，可以实现后张法预应力混凝土结构孔道灌浆质量的检测，【具体实施方式】如下:
[0022]首先，将导线5焊接在环形压电陶瓷片I的正负极。在焊好导线的环形压电陶瓷片外表面首先涂覆环氧树脂填充保护层2，起到绝缘正负极，防止压电片短路的作用。待环氧树脂保护层2完全风干后，涂覆屏蔽涂料层3，可以一定程度上提高接收电信号的信噪比。将处理好的两个压电陶瓷环放入模具中，用尼龙线固定，使用水泥浆填充模具，待水泥浆凝固以后，形成水泥保护层4，使用万用表检测传感器是否短路。最后，将卡扣配合型连接器(BNC)6与导线5连接，再次使用万用表检测传感器是否短路。
[0023]使用时将本发明一种埋藏式环状压电陶瓷传感器9直接套在后张法预应力混凝土结构中预应力钢筋或钢绞线8上，通过传感器发射接收信号的变化实现对于套管7中灌浆质量的监测。
[0024]这里有两点需要注意:第一，是关于圆环压电陶瓷片的选择，要根据被检测孔道中预应力钢筋或钢绞线的大小与圆环内部水泥保护层厚度来合理选择，保证封装完成的传感器能够套在预应力钢筋或钢绞线上。第二，是关于水泥保护层，水泥型号的选择，应尽量选择与灌浆材料相同的水泥材料，保证了埋入的传感器与灌浆液接触良好。
[0025]本发明与现有技术相比有如下优点:传感器内部拥有两个压电陶瓷片，可以实现利用单一传感器完成孔道灌浆质量的实时在线监测，材料廉价，工艺简单，将会广泛应用于后张法预应力混凝土结构孔道灌浆质量的检验。
【主权项】
1.一种埋藏式环状压电陶瓷传感器，其特征在于，埋藏式环状压电陶瓷传感器包括环形压电陶瓷片、环氧树脂填充保护层、屏蔽涂料层、水泥保护层、导线和卡扣配合型连接器；导线焊接在环形压电陶瓷片的正负极，在两个环形压电陶瓷片的内环和外环表面依次设有环氧树脂填充保护层、屏蔽涂料层和水泥保护层;两个被保护的环形压电陶瓷片通过水泥保护层连接固定;卡扣配合型连接器与导线连接。
【文档编号】G01N29/04GK105866249SQ201610326533
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】高伟航, 宋钢兵, 李宏男, 霍林生
【申请人】大连理工大学