本发明属于传感器设计技术领域，具体涉及一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，可用于海洋、水利等重大混凝土工程设施的冲刷磨损深度监测。
背景技术：
重大基础设施，诸如桥梁、道路、大坝和海洋平台的性能退化和破坏是一个全球化的问题。特别地，桥梁、水库大坝、河道堤防与海洋平台等重大交通与水利工程的结构破坏会造成不可估量的人员伤亡和经济损失。在美国，1928年，洛杉矶圣弗朗西斯水坝溃坝，造成超过600人死亡，周边的卡斯泰克、菲尔莫、巴德斯达尔以及圣保拉等镇在溃坝中毁于一旦，数万英亩良田被毁。目前，美国仍然有数千座大坝面临溃坝之忧。在中国，1975年，河南三门峡水库溃坝事件造成24万余人的死亡，死亡人数直逼次年发生的唐山大地震，被称为世界历史上最惨绝人寰的人为灾难之一。巨大的人员伤亡与财产损失让政府官员和研究者开始重视坝体溃坝、冲刷受损的问题，然而，大多数坝体结构仍然处于无人监管的状态。如果置之不理，灾难事故会更加频繁地发生。另一方面，近海交通基础设施如桥梁的桥墩同时受到冲刷和荷载的作用，钢筋保护层受损严重使得钢筋锈蚀几率大增。水下人工检测等措施费时费力，冲刷磨损和应变状态的实时监测对保障近海交通基础设施的安全服役具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决目前水库、大坝、桥墩等受损严重且没有一种有效监测其破损程度的仪器的问题，提供一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，该传感器结合结构健康监测的先进理念与技术，充分考虑冲刷磨损监测所处的复杂温度与湿度环境，可用于海洋、水利重大混凝土工程结构冲刷磨损监测。针对传感器与混凝土结构基体的相容性与磨损同步性，复杂温度、湿度条件下自补偿功能的实现均有创新性的设计。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，所述的传感器由传感器基体、电极、引线三部分组成；
所述的电极涂敷于传感器基体两个相对表面，并分成多段涂敷，每段长度相等；所述的引线与每段电极单独相连。
本发明相对于现有技术的有益效果是：传感器基体为水泥基导电复合材料，与混凝土结构基体具有良好的冲刷磨损同步性；通过电阻各向异性的基体和分段电极的设计，将传感器分成若干电阻相同而又互不干扰的区块，实现温度和湿度对电阻影响的自补偿，提高精度。
附图说明
图1为传感器在混凝土中的布设与工作原理示意图；
图2为传感器内导电相部分与电极布设示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
传感器埋置于结构混凝土基体中并实时采集电阻，利用冲刷磨损后传感器长度变化引起的电阻变化来实时监测冲刷磨损深度。传感器的基材是一种创新性的电阻各向异性水泥基导电复合材料，成型时利用均匀磁场将导电颗粒镍粉定向排列，实现导电通路与电阻各向异性：传感器具有创新性的温度、湿度自补偿功能：利用基材的电阻各向异性特征，采用分段电极将传感器分成若干初始电阻相同的独立区块，利用相邻区块的温度、湿度一致性实现自补偿功能。本发明的水泥基传感器具有与混凝土基体同步冲刷磨损特性，可用于重大海洋、水利工程设施的冲刷磨损监测预警，保障服役安全。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，所述的传感器由传感器基体、电极、引线三部分组成；
所述的电极涂敷于传感器基体两个相对表面，并分成多段涂敷，每段长度相等；所述的引线与每段电极单独相连。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，所述的传感器基体由电阻各向异性的水泥基导电相复合材料制成，可设计成长条状结构，所述的传感器基体中的导电相为镍或其它磁性导电材料，所述的导电相形态为颗粒或短纤维状。
具体实施方式三：具体实施方式二所述的一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，所述的导电相在传感器基体内定向排列，垂直导电相排列方向与平行导电相排列方向的电阻率比值大于100。
下面以颗粒状的镍粉为例表述，所述的镍粉与水泥基的复合材料，镍粉在基体内定向排列，垂直镍粉排列方向与平行镍粉排列方向的电阻率比值大于100。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，所述的电极为银粉导电胶或可磨损导电胶。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种具有温度、湿度自补偿功能的水泥基冲刷磨损传感器，其特征在于：所述的引线为铜芯软导线。
传感器基体采用导电相与水泥基的复合材料，与混凝土结构基体同根同源同寿命且可根据基体性能调整传感器基体的水灰比使其性能匹配，保证了传感器与混凝土基体具有冲刷磨损的同步性。传感器感知性能的基本原理是欧姆定律，即传感器电阻与长度的对应关系。如附图1，传感器埋置于混凝土基体中，银粉导电胶电极涂敷在两个相对面上，电阻测试方向与磨损方向垂直。根据欧姆定律，当传感器随混凝土基体磨损而变短时，其电阻将按相应比例增长。传感器温度、湿度自补偿功能实现的原理是利用传感器的电阻各向异性与分段电极设计。如附图2，传感器内的导电组分采用镍粉或其它磁性导电相，搅拌分散于水泥浆体中，水泥水化硬化过程中对其施加均匀磁场使镍粉沿电阻测试方向（x向）定向排列，所以传感器在y向未形成导电通路，电阻远远大于x向电阻（各向异性）。如附图2所示，水泥硬化养护完成后将银粉导电胶涂敷于两个相对表面，并分成若干段引出铜芯导线，因为y向电阻远大于x向电阻，因此分段电极间的分隔段类似于绝缘分隔层，多个绝缘分隔层相当于把传感器分割成若干个电阻独立的区块。当第1区块暴露磨损时，磨损深度通过其电阻变化测得，并且其下面相邻的第2区块因具有和其极为接近的湿度和温度，可以用作初始电阻的补偿，监测区块与补偿区块关系依此类推，总磨损深度为各区块磨损深度之和。