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混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的设计解析

混凝土中钢筋腐蚀监测传感器的设计解析

点击数:7998 次   录入时间:03-04 12:02:40   整理:http://www.55dianzi.com   传感-检测-采集技术

   
    考虑到在读取电路的设计中,采用单片机作为主控芯片,其参考电压为2.5 V,所以取U=2.5 V。令R1=50Ω,k=0.0548(s=55 mm),而改变C1、C2的值,观察Dip和△f的变化,结果如表1所示。

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    从表1可以看出,△f随着电容的增加,和Dip没有显著的变化,只是谐振频率跟着相应的改变。但由于电感自身存在分布电容,同时考虑到电容本身存在误差,并且其值越大误差也越大,所以电容的取值要兼顾这两方面的影响;另外C1、C2取值较大时,钢丝通断前后谐振频率相差很大,这样扫频源的频率范围将较宽,监测需要的时间越久,综合考虑各个因素后,取C1=200 pF,C2=200 pF,此时钢丝通断时谐振频率分别为673.667 kHz,952.575 kHz。
    取U=2.5 V,C1=C2=200 pF,k=0.088439(s=40 mm),改变电阻值,观察钢丝完好时和Dip的变化情况,其结果如表2所示。

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    从表2可以看出,△f随着R1增大而逐渐变小,Dip则逐渐变大,为了提高读取电路监测的准确度,降低设计难度,同时兼顾监测速度,取R1=200 Ω。
    取U=2.5 V,C1=C2=200 pF,R1=200,改变k的大小(分别对应两线圈间的距离s=10、20、30、40、50、60、70、80 mm),观察和Dip的变化,其结果如表3所示。

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    从表3可以看出,随着值的减小,△f、Dip逐渐减小。考虑读取电路的监测灵敏度,当Dip≥0.5 V时,即可采集到钢筋腐蚀的信息,而△f仅影响扫频源的扫频步进和点数,即监测时间,可以通过在读取电路程序设计中来缩短采样时间,综上分析,两线圈之间的距离可以达到70 mm,满足实际工程的要求。

4 结束语
   
文中利用ANSYS和PSpice软件仿真了混凝土中钢筋腐蚀监测传感器模型,为实际制作传感器提供了重要的参数依据。但这里仅考虑了钢筋是否腐蚀这两种情况,后期可以对钢筋腐蚀监测传感器加以改进,增加不同粗细的钢丝和电容的个数,以期可以监测到钢筋的不同腐蚀程度;另外,电感的分布电容尽管不是太大,但其对腐蚀监测传感器中电容的大小设置也有着重要的影响,还需要进一步研究。



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