本實用新型涉及混凝土結構的健康監(jiān)測領域，尤指一種外置傳感器。

背景技術：

伴隨著新技術的發(fā)展，混凝土結構物朝著大型化、高層化發(fā)展；結構形式也愈加復雜，所處環(huán)境更為嚴苛。為及時了解混凝土結構的使用情況，并對結構損傷狀況做出預判，結構長周期健康監(jiān)測的需求已經逐漸增大。傳統(tǒng)電阻應變片在測量混凝土結構應變時，一般需要貼設在混凝土結構表面，因此，傳統(tǒng)的電阻應變片不能滿足在水下、酸堿等復雜環(huán)境中工作的測量要求，同時，會產生零漂現(xiàn)象，這極大地限制了應變片的使用壽命。

因此，本申請人致力于申請一種新型的外置傳感器。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種外置傳感器，外置傳感器的結構簡單，可以對水中或酸堿復雜環(huán)境中的混凝土結構進行較長周期內的損傷情況監(jiān)測。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種外置傳感器，用于測量混凝土結構的內部應變，包括：一對固定件，所述固定件的第一部分固定在所述混凝土結構中，第二部分伸出所述混凝土結構；記憶合金傳感絲，設置在一對所述固定件之間且處于張緊狀態(tài)，其兩端分別與一對所述固定件的第二部分連接，且位于所述混凝土結構外部；一對導線，均與所述記憶合金傳感絲連接，且分別位于所述記憶合金傳感絲的兩端，用于與監(jiān)測器連接。

優(yōu)選地，所述固定件包括螺栓套筒及螺栓，所述螺栓套筒設置在所述混凝土結構中，且所述螺栓套筒的開口露出于所述混凝土結構，所述螺栓與所述螺栓套筒螺紋連接，所述螺栓伸出于所述螺紋套筒的部分用于安裝所述記憶合金傳感絲。

優(yōu)選地，所述固定件中的螺栓套筒的數目為多個，多個所述螺栓套筒設置在所述混凝土結構中，且任意兩個所述螺栓套筒之間具有間隔，所述螺栓螺紋連接于任意一個所述螺栓套筒中。

優(yōu)選地，所述記憶合金傳感絲為Ti-Ni記憶合金；和/或；所述導線為銅質導線。

優(yōu)選地，所述記憶合金傳感絲的直徑小于1mm；和/或；一對所述固定件之間的間距為100～200mm。

優(yōu)選地，所述記憶合金傳感絲的兩端分別纏繞固定在一對所述固定件上，且所述記憶合金傳感絲與所述固定件之間的纏繞部分通過膠水固定。

優(yōu)選地，所述導線焊接在所述記憶合金傳感絲上，且二者之間的焊點上設有膠水層。

本實用新型還公開了一種通過上述外置傳感器監(jiān)測混凝土結構內部應變的方法：將一對所述固定件的第一部分設置在混凝土結構中，其第二部分伸出于所述混凝土結構，在一對所述固定件之間設置一記憶合金傳感絲，所述記憶合金傳感絲的兩端分別固定在一對固定件的第二部分上并張緊，且所述記憶合金傳感絲位于所述混凝土結構外部，在所述記憶合金傳感絲上連接導線，所述混凝土結構的結構變化時，所述記憶合金傳感絲變形，所述記憶合金傳感絲的阻值發(fā)生變化，一對所述導線將所述記憶合金傳感絲的阻值變化傳輸至監(jiān)測器。

優(yōu)選地，在上述監(jiān)測方法中，一次監(jiān)測結束，進行下次監(jiān)測前，先對所述記憶合金傳感絲進行加熱，直至所述記憶合金傳感絲恢復變形前的形狀。

本實用新型的外置傳感器可以實現(xiàn)以下任意一種有益效果。

1、本實用新型的外置傳感器結構簡單，當混凝土結構發(fā)生形變時，混凝土結構會帶動設置在其中的一對固定件，進一步導致設置在固定件之間的記憶合金傳感絲發(fā)生形變，記憶合金傳感絲的阻值會隨著形變發(fā)生變化，導線將記憶合金傳感絲的阻值變化傳輸給監(jiān)測器，從而檢測出混凝土結構的應變變化值，進而判斷出結構的損傷狀況。

2、本實用新型的外置傳感器中記憶合金傳感絲安裝在伸出于混凝土結構中的固定件上，當需要監(jiān)測處于水下或者酸堿等復雜環(huán)境中的混凝土結構的健康情況時，只需將固定件的長度加長，使安裝在固定件上的記憶合金傳感絲伸出于水中或者酸堿等復雜環(huán)境中即可，這樣設置可以有效保證記憶合金傳感絲及導線的導電性，從而保證監(jiān)測數據的準確性，避免零漂現(xiàn)象。

3、本實用新型的外置傳感器中固定件為設置在混凝土結構中的螺栓套筒及與螺栓套筒螺紋連接的螺栓，記憶合金傳感絲設置在螺栓上，這樣設置便于記憶合金傳感絲的安裝與更換。

4、本實用新型的外置傳感器中記憶合金傳感絲采用Ti-Ni記憶合金，相較于傳統(tǒng)的康銅應變片，Ti-Ni記憶合金的測量靈敏度較高，且較為耐酸、耐堿，適用于腐蝕性較強的環(huán)境，另外，Ti-Ni記憶合金具有良好的變形恢復性能，可以進行多次重復測量，從而降低記憶合金傳感絲的更換頻率。

5、本實用新型的外置傳感器中記憶合金傳感絲纏繞在固定件上并通過膠水進一步固定，導線焊接在記憶合金傳感絲上并通過膠水進一步固定，這樣設置均可以保證外置傳感器的結構穩(wěn)固，從而保證其監(jiān)測效果的準確性。

6、本實用新型的監(jiān)測混凝土結構內部應變的方法步驟簡單，容易操作，可以準確監(jiān)測混凝土結構的應變情況，并且記憶合金傳感絲在一次監(jiān)測結束后只需加熱就可以進行下次監(jiān)測，從而可以實現(xiàn)混凝土結構長周期的結構監(jiān)測。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明：

圖1是本實用新型的外置傳感器的一種具體實施例的結構示意圖；

圖2是圖1中所示的外置傳感器中固定件的分解結構示意圖。

附圖標號說明：

固定件10，螺栓套筒11，螺栓12；記憶合金傳感絲20；導線30；混凝土結構40。

具體實施方式

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

實施例一

結合圖1和圖2所示，本具體實施例公開了一種外置傳感器，用于測量混凝土結構40的內部應變，包括：一對固定件10，固定件10的第一部分固定在混凝土結構40中，第二部分伸出混凝土結構40；記憶合金傳感絲20，設置在一對固定件10之間且處于張緊狀態(tài)，其兩端分別與一對固定件10的第二部分連接，且位于混凝土結構40外部；一對導線30，均與記憶合金傳感絲20連接，且分別位于記憶合金傳感絲20的兩端，用于與監(jiān)測器連接。

本實施例中的外置傳感器中通過記憶合金傳感絲的形變來監(jiān)測混凝土結構的內部應變，相比于傳統(tǒng)應變片中采用的康銅材料，記憶合金的電阻率具有明顯的優(yōu)勢，同等變形條件下，記憶合金有較大的電阻變化，測量靈敏度大大提高。

具體的，如圖2所示，固定件10包括螺栓套筒11及螺栓12，螺栓套筒11設置在混凝土結構40中，且螺栓套筒11的開口露出于混凝土結構40，螺栓12與螺栓套筒11螺紋連接，螺栓12伸出于螺紋套筒的部分用于安裝記憶合金傳感絲20。

在混凝土構件澆筑后、初凝前，先預埋適配的螺栓套筒11，在埋設螺栓套筒11時，應該注意保護筒口，避免混凝土進入堵塞筒口，可以在預埋了螺栓套筒后，在筒口設置一個蓋體，將螺栓套筒的筒口封住，待安裝螺栓時，再將蓋體移走?；炷翗嫾_到使用要求后，通過螺栓12連接記憶合金傳感絲20并固定于螺栓套筒11中，旋轉螺栓12調節(jié)記憶合金傳感絲20的預設變形量，預設變形量是記憶合金傳感絲在混凝土構件沒有發(fā)生變形時的變形量。

在本實施例中，記憶合金傳感絲20具體為Ti-Ni記憶合金。Ti-Ni記憶合金不溶于常見的酸，如鹽酸、硫酸、硝酸，也不與堿發(fā)生反應，特別適用于腐蝕性較強的環(huán)境，并且，Ti-Ni記憶合金具有良好的變形恢復性能，可恢復應變一般可達8％，可多次重復測量。另外，本實施例中的記憶合金傳感絲20的直徑小于1mm，另外，一對固定件10之間的間距為150mm，也就是說，一對固定件10之間的記憶合金傳感絲的長度為150mm。導線30為銅質導線。

在本實施例中，記憶合金傳感絲20的兩端分別纏繞固定在一對固定件10上，且記憶合金傳感絲20與螺栓12的纏繞部分通過502膠水固定。另外，導線30與記憶合金傳感絲20通過錫焊連接，且二者之間的焊點上設有膠水層，膠水層由502制成，502膠水層對二者的焊點進行加固和保護。

實施例二

實施例二公開了本實用新型的外置傳感器的另外一個具體實施例，實施例二的結構與實施例一基本相同，不同之處在于，在實施例二中的外置傳感器中，一個固定件包括螺栓套筒，多個螺栓套筒設置在混凝土結構的不同區(qū)域中，且任意兩個螺栓套筒之間具有間隔，螺栓螺紋連接于任意一個所述螺栓套筒中。也就是說，在本實施例的外置傳感器包括一對螺栓及多對螺栓套筒，這一對螺栓可以螺紋連接于任意一對螺栓套筒中，這樣設置可以通過一對螺栓及設置在二者之間的記憶合金傳感絲監(jiān)測混凝土結構的不同區(qū)域的應變情況。本實施例中的外置傳感器結構更為靈活。

在沒有設置螺栓的螺栓套筒上安裝套筒蓋，通過套筒蓋將閑置的螺栓套筒封閉住，避免混凝土等雜質落入到套筒中，從而避免螺栓套筒堵塞。

當然了，在其他具體實施例中，本實用新型的外置傳感器中固定件還可以直接固定設置在混凝土結構中，而不是設置為螺栓及螺栓套筒的可分離的結構；記憶合金傳感絲還可以選擇其他的記憶合金材料，銅鎳系合金、銅鋁系合金、銅鋅系合金、鐵系合金等；導線也可以選擇金、銀、鐵、錫、鋁等導體材料；一對固定件的間距還可以為100mm、125mm、140mm、165mm、180mm、200mm等；此外，記憶合金傳感絲與固定件之間的連接方式及記憶合金傳感絲與導體之間的連接方式均可以根據實際需要進行調整，此處不再贅述。

實施例三

本實用新型還公開了一種通過上述外置傳感器監(jiān)測混凝土結構內部應變的方法：將一對固定件的第一部分設置在混凝土結構中，其第二部分伸出于混凝土結構，在一對固定件之間設置一記憶合金傳感絲，記憶合金傳感絲的兩端分別固定在一對固定件的第二部分上，并使記憶合金傳感絲在一對固定件之間張緊，且記憶合金傳感絲位于混凝土結構外部，在記憶合金傳感絲上連接導線，混凝土結構的結構變化時，記憶合金傳感絲變形，記憶合金傳感絲的阻值發(fā)生變化，一對導線將記憶合金傳感絲的阻值變化傳輸至監(jiān)測器，監(jiān)測器根據記憶合金傳感絲的“應變-電阻率”關系判斷出混凝土結構的內部應變情況。

當一次監(jiān)測結束后，進行下次監(jiān)測前，先對記憶合金傳感絲進行加熱，直至記憶合金傳感絲恢復變形前的形狀。對記憶合金傳感絲的加熱時間及溫度需要根據記憶合金傳感絲的具體尺寸及其變形程度進行具體設置。

本實用新型的外置傳感器結構簡單、測量靈敏度高，可以有效監(jiān)測混凝土結構的健康狀況，并且，本實用新型的外置傳感器可以適用于酸堿環(huán)境或者水中，適用范圍廣，且使用周期長，可以實現(xiàn)較長周期內混凝土結構的健康監(jiān)測。本實用新型的監(jiān)測混凝土結構內部應變的方法步驟少，易操作，可應用于房屋、道路、隧道、橋梁、堤壩、港口等混凝土結構健康監(jiān)測領域。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。