混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的设计

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1、第2l卷第1期电子设计工程2013年1月Vo1．21No．1ElectronicDesignEngineeringJan．2013混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的设计邵元超，胡志忠，吴瑾，赫雷(1．南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京210016；2．南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016)摘要：介绍了基于电磁耦合的混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的原理和模型，并应用ANSYS软件仿真设计出符合工程需要的腐蚀监测传感器的尺寸和线圈的匝数。根据由ANSYS仿真已得到的线圈电感值和线圈耦合系数，应用PSpice软件仿真设计

2、出钢筋腐蚀监测传感器中其他元件参数的大小。对钢筋腐蚀监测传感器进行了详细的仿真设计，为其实际制作提供重要参数依据。关键词：钢筋混凝土腐蚀监测；传感器；ANSYS；PSpice中图分类号：TG174．3文献标识码：A文章编号：1674—6236(2013)0l一0077—04DesignofsensorformonitoringthecorrosionofreinforcementinconcreteSHAOYuan-chao。，HUZhi-zhong，WUJin，HELei(1．CollegeofElectronicandIn

3、formationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；2．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Naujing210016．Ciau)Abstract：Theprincipleandmoduleofthesensorbasedontheelectromagneticcouplingformonit

4、oringthecorrosionofreinforcementinconcreteisintroduced．Dependingonthedemandofproject，dimensionsofthesensorformonitoringthecorrosionofreinforcementandthecircusofcoilsaredesignedusingANSYS．Inaddition，theothercomponentspropervaluesinthesensorformonitoringthecorrosionof

5、reinforcementinconcretearedesignedusingPSpiee，basingonthevaluesofinductanceandthecoilcouplingfactorwhichwerecomputedwithANSYS．Thesensorformonitoringthecorosionofreinforcementisemulatedindetail，andthesegainedparametersarehelpfultomanufacturethesensor．Keywords：monitor

6、ingthecorosionofreinforcedconcrete；sensor；ANSYS；PSpiee如今，钢筋混凝土已经成为了使用最为普遍的建筑材端．在整个监测系统中占据重要的地位．需要进行详细全面料，但是。钢筋腐蚀却也是引起混凝土结构破坏的最主要原的分析设计。因之一。每年全世界需要投入大量的资金用于混凝土结构的1腐蚀监测传感器防护、维修、加固、重建．所以需要实时了解钢筋混凝土的腐蚀程度等信息，这样才可以为结构的耐久性评估、剩余使用美国Texas大学提出的将钢筋等效物监测与电磁耦合技寿命的预测、结构的加固维修提供重要的

7、依据n-21。术相结合的方案构建腐蚀监测传感器口，为钢筋腐蚀监测指如何高效可靠地监测到混凝土中钢筋腐蚀程度．进而出了一个发展的方向．但由于该方法根据电压相频特性进行对混凝土结构的耐久性做出合理评估，发现潜在危险．避免监测．采用昂贵的相位检测仪。同时该传感器的耦合效率较安全事故发生，越来越受到人们的关注，国内外很多学者进低．基于此．本课题组采用电压的幅频特性来判断钢筋的腐行了大量的行之有效的研究。比如半电池电位法、电化学噪蚀信息，由于幅频特性检测容易，不需要复杂的电路，有利于声法、交流阻抗法、光纤传感技术等。但由于技术本身的局实

8、际工程监测的实现。另外采用高磁导率的磁棒为磁芯来提限性，这些方法均有自己无法克服的缺陷，比如测试仪器昂高传感器的耦合效率．可以更准确地监测钢筋腐蚀。贵、工作量大、误差高等。本课题组采用电磁耦合的方法．并腐蚀监测传感器的原理如图1所示，其中电感与：结合单片机技术，可以高效地监测