一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具及测试方法

1.本发明涉及建筑工程中的钢筋锈蚀监测技术，尤其是涉及一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具及测试方法。


背景技术：

2.钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉和混凝土抗压的特点，自19世纪中期应用于土木工程领域以来，由于其造价经济、可就地取材和施工难度低等特点，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式之一。但长久以来，混凝土耐久性失效造成的损失十分巨大，已经远远超出了人们的预期，如何提高服役期混凝土的耐久性已成为一个世界难题。在混凝土耐久性破坏原因中以钢筋锈蚀最为严重，引起了国内外的广泛关注。因此如何精准检测和监测钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀程度，对于预测已有钢筋混凝土结构的服役寿命和合理制定钢筋混凝土结构的维护方案具有十分重要的意义。而针对建筑工程中钢筋锈蚀监测的研究，前人也做了大量的研究。
3.目前，钢筋锈蚀的检测方法分为破损检测和无损检测。破损检测通过破坏混凝土保护层取出钢筋进行测量，结果较为精确，但会对混凝土结构造成的不可逆的损害，对正处于服役期间的钢筋混凝土结构并不适用。磁场无损检测方法，能在混凝土正常服役的情况下监测钢筋表面或近表面的损伤，定量计算出钢筋的锈蚀率。其中，贴面式磁传感器突破了传统测试方法的测试稳定性、精确性和使用次数的限制，实现对钢筋混凝土试件非边角钢筋锈蚀率的测试；其测试方法既适用于新浇钢筋混凝土结构又适用于既有钢筋混凝土结构；测得的钢筋锈蚀率可应用于钢筋混凝土结构当前服役性能评估和耐久性预测；测试对象可适用于不同尺寸和形状的混凝土柱、梁和板。具有原理清楚、方法简便、测定速度快、重复使用和稳定性好等优点，可弥补现有方法与设备对钢筋锈蚀率测定的不足。为了使贴面式磁传感器更广泛地应用于实际工程中，需要探究传感器的各项关键影响参数对传感器测试精度的影响。
4.要得出不同保护层厚度、钢筋直径等关键参数对贴面式磁传感器锈蚀监测精度的影响，使用混凝土浇筑试件进行试验有如下不足：其一，试验要求每次使用的混凝土配料完全相同，试验的可重复性低，操作难度增大；其二，浇筑、养护混凝土试件需要大量等待时间，会大大延长试验周期；其三，浇筑混凝土试件需要花费大量的材料成本、人工成本，不经济。因此，需要一种操作简单、节能环保、安全可靠的装置来测试这些参数对传感器精度的影响。
5.目前，常见的方案有，寻找一种在磁介质中和混凝土具有相同介质参数的材料来制作模具替代混凝土，达到短时间内精准地测试保护层厚度等关键参数对贴面式磁传感器精度的影响。
6.中国专利授权公告号cn112034034a，授权公告日为2020年12月04日，名称为“基于磁场原理的贴面式钢筋非均匀锈蚀监测传感器及测试方法”，此专利基于磁场原理，通过测试钢筋锈蚀前后磁感应强度的变化，定性定量、分析计算钢筋锈蚀率。但这是一种创新的监
测手段，磁传感器的精度将对试验造成很大的影响。
7.中国专利授权公告号cn208076066u，授权公告日为2018年11月09日，名称为“一种钢筋混凝土锈蚀的测试模具”，该专利通过将待测钢筋沿纵向切开，切面上粘贴带导线的微型应变片，再将两部分钢筋粘接在一起放入模具槽来监测钢筋的锈蚀情况，虽然测得的数据比较精确，但是切割钢筋难度太大且可能改变钢筋的力学性能，混凝土模具槽支模困难。
8.中国专利授权公告号cn108426825a，授权公告日为2018年08月21日，名称为“用于混凝土ert成像压电陶瓷传感器及测试方法”，该专利为一种压电陶瓷模具，利用压电陶瓷受力后发生机械变形而产生的压电效应输出电荷来监测钢筋锈蚀，使用普通压电陶瓷传感器采集电压值，噪音大，幅值变化也大，ert成像精度差。而该专利使用的压电陶瓷传感器采集的电压值更接近仿真数据，产生的噪音误差也更小，对ert成像精度有很大的提高。但该专利只能比较不同传感器的精度，不能比较关键参数的变化对传感器精度的影响。
9.以上问题亟待解决。因此，研发一种可测试保护层厚度、钢筋直径等关键参数对传感器精度的影响的模具，具有十分重要的工程价值，可大幅度提高贴面式磁传感器监测钢筋锈蚀的精度，从而提高研究质量。


技术实现要素：

10.为了克服目前现有模具难以调整尺寸、不能重复使用、试验周期长等不足，本发明提供一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具及测试方法，操作简便、易于装卸、方法可靠、成本低廉、工程应用性强的可以精准测试保护层厚度等关键参数对贴面式磁传感器精度影响。
11.为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
12.一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具，所述模具的截面为矩形，模具上沿着高度方向预留有八个孔洞，矩形的每条边对应有三个孔洞，三个孔洞的孔径大小不同，可插入三种直径大小的钢筋，四条边对应的三个孔洞的内径相同，模具的四个侧面上分别设有三个用于安装贴面式磁传感器的贴面式磁传感器放置槽，模具高度比贴面式磁传感器长度略大，每个侧面上的三个贴面式磁传感器放置槽分别与每边上的三个孔洞对应。
13.八个孔洞沿着顺时针方向依次编号为h1号、h2号、h3号、h4号、h5号、h6号、h7号、h8号,h1号孔洞与h5号孔洞的孔径相同，h2号孔洞与h4号孔洞、h6号孔洞、h8号孔洞这四个孔洞孔径相同,h3号孔洞与h7号孔洞的孔径相同。
14.进一步，所述模具的侧面每边设置高度为h、宽度为b的三个突起，每两个突起间的凹槽作为贴面式磁传感器放置槽。
15.再进一步，所述模具的内部抽真空，并且在所有缝隙处涂抹环氧树脂，使其内部达到密封真空的状态。
16.再进一步，所述模具的四角设计为圆角。
17.更进一步，所述贴面式磁传感器包括磁感应强度监测单元和数据处理单元，所述的磁感应强度监测单元包括贴面式传感器永磁体、贴面式传感器左磁芯、贴面式传感器右磁芯、贴面式传感器封装外壳、第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述的贴面式传感器封装外壳包括贴面式传感器内壳和贴面式传感器封装盖，所述的贴面式传感器内壳上设有第
一霍尔传感器放置槽、第二霍尔传感器放置槽、贴面式传感器左磁芯放置槽、贴面式传感器右磁芯放置槽、贴面式传感器永磁体放置槽、线缆折弯空间和线孔，所述的线孔与线缆折弯空间连通；所述的贴面式传感器永磁体同时与贴面式传感器左磁芯、贴面式传感器右磁芯相连，并且安装在贴面式传感器永磁体放置槽内，所述的第一霍尔传感器与第二霍尔传感器左右对称布置，并且分别安装在相应的霍尔传感器放置槽内，所述贴面式传感器内壳和贴面式传感器封装盖均设有第一固定孔和第二固定孔；所述的数据处理单元包括信号采集器、信号处理器和中央控制器，所述的信号采集器的信号输入端与霍尔传感器的信号输出端电连接，信号采集器的输出端与信号处理器的信号输入端电连接，所述的信号处理器的信号输出端与所述的中央控制器的端口电连接；所述的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器与信号采集器之间设有电路指示灯。
18.一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具的测试方法，包括以下步骤：
19.第一步，钢筋试件待测前的准备，过程如下：
20.1.1取设定长度和三种不同直径大小的光圆钢筋作为标定钢筋和待测钢筋，分为三组钢筋，每组3根，其中d1、d2、d3直径的hpb300光圆钢筋每组各1根,共9根钢筋；第ⅰ组作为标定钢筋称量并记录待测钢筋质量mⅰ1
、mⅰ2
、mⅰ3
；第ⅱ组称量并记录待测钢筋质量mⅱ1
、mⅱ2
、mⅱ3
；第ⅲ组称量并记录待测钢筋质量mⅲ1
、mⅲ2
、mⅲ3
；
21.1.2将标定钢筋和待测钢筋两端5cm处凃上环氧树脂，未涂环氧树脂的部分作为钢筋锈蚀的待测区间；
22.第二步，测定前的准备，过程如下：
23.2.1组装贴面式磁传感器，在封装外壳的第一霍尔传感器放置槽、第二霍尔传感器放置槽分别安装第一霍尔传感器、第二霍尔传感器，在永磁体槽内安装永磁体，然后盖上封盖进行封装。所有缝隙处涂上环氧树脂密封；
24.2.2通过中央控制器控制信号采集器的采集频率，测试磁场，保证第一霍尔传感器、第二霍尔传感器的磁感应强度高斯值相同；
25.第三步，标定试验，过程如下：
26.3.1将未经锈蚀的三组钢筋分别依次插入到对应直径的孔洞：
27.首先将直径d1的钢筋插入编号为h1的孔洞，将磁传感器固定在l1边上传感器放置槽，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为c1的磁感应强度数据bⅰ1，c1
、bⅱ1，c1
、bⅲ1，c1
；将磁传感器固定在l4边上传感器放置槽，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为c4的磁感应强度数据bⅰ1，c4
、bⅱ1，c4
、bⅲ1，c4
；再将直径d1的钢筋插入编号为h5的孔洞，将磁传感器固定在l2边上传感器放置槽，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为c2的磁感应强度数据bⅰ1，c2
、bⅱ1，c2
、bⅲ1，c2
；将磁传感器固定在l3边上传感器放置槽，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为c3的磁感应强度数据bⅰ1，c3
、bⅱ1，c3
、bⅲ1，c3
；
28.其余d2、d3直径的钢筋重复如上操作，将钢筋放入对应大小的孔洞再使用传感器测量并记录钢筋修饰前磁感应强度。用b
组编号钢筋直径编号，保护层编号
来表示，如下表所示：
29.表1钢筋锈蚀前磁感应强度
[0030][0031]
3.2以电流加速锈蚀的方式实现钢筋锈蚀的模拟实验，控制电流密度相同，第ⅰ组的钢筋试件等间隔时间通电tⅰ＝0，作为标定钢筋；第ⅱ组的钢筋试件等间隔时间通电tⅱ；第ⅲ组的钢筋试件等间隔时间通电tⅲ；
[0032]
3.3将三组锈蚀后钢筋试件分别依次按原位插入孔洞中，再次用贴面式磁传感器测量锈蚀后钢筋的磁感应强度，如下表所示：
[0033]
表2钢筋锈蚀后磁感应强度
[0034]
[0035][0036]
3.4将以锈蚀完成的钢筋取出后，切除两端涂了环氧树脂的部分，用除锈剂去除钢筋表面铁锈，再进行称重，并记录钢筋质量数据为m
’ⅰ1
、m
’ⅰ2
、m
’ⅰ3
、m
’ⅱ1
、m
’ⅱ2
、m
’ⅱ3
、m
’ⅲ1
、m
’ⅲ2
、m
’ⅲ3
；
[0037]
3.5分别计算标定钢筋质量变化率
△
mⅰ1
，
△
mⅰ2
，
△
mⅰ3
，
△
mⅱ1
，
△
mⅱ2
，
△
mⅱ3
，
△
mⅲ1
、
△
mⅲ2
、
△
mⅲ3
，计算公式分别为式(1)～(9)；
[0038][0039][0040][0041][0042][0043][0044][0045]
[0046][0047]
3.5分别计算标定钢筋和待测钢筋的磁感应强度变化率，如下表所示。
[0048]
表3钢筋的磁感应强度变化率
[0049][0050]
计算公式分别为式(10)～(14)；
[0051][0052][0053]
[0054][0055][0056][0057][0058][0059][0060]
3.6对钢筋质量变化率与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数α1；
[0061]
3.7对相同钢筋直径情况下，不同保护层厚度与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数β1、β2、β3、β4；
[0062]
3.8对相同保护层厚度情况下，不同钢筋直径与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数γ1、γ2、γ3；
[0063]
第四步，研究分析数据，过程如下：
[0064]
4.1根据拟合曲线分析判断关键参数对贴面式磁传感器精度的影响；
[0065]
4.2根据分析结果改进优化该传感器。
[0066]
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明可以克服浇筑混凝土试件操作繁琐、成本大的缺陷，实现了对钢筋锈蚀率的快速测量；模具保护层厚度、孔径大小可根据试验要求尺寸调整，可实现对不同直径钢筋在不同混凝土保护层厚度下的锈蚀率
的测量，具有原理清楚、方法简便、定位精准、重复使用和稳定性好等优点，可弥补现有方法与模具的不足。
附图说明
[0067]
图1为本发明装置结构示意图。
[0068]
图2为本发明装置正视图及尺寸示意图。
[0069]
图3为配合本发明使用的贴面式磁传感器的结构示意图。
[0070]
图4为贴面式磁传感器的封装外壳封盖前结构示意图。
[0071]
图5为贴面式磁传感器的封盖俯视图。
[0072]
图6为本发明装置工作示意图。
具体实施方式
[0073]
下面结合附图进一步说明本发明。
[0074]
参照图1～图6，一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具，可用于研究不同保护层厚度、钢筋直径和钢筋长度等关键参数对传感器锈蚀监测精度的影响。
[0075]
该模具1截面为尺寸为a
×
b的矩形，四边分别预留三种大小的孔洞，可插入d1、d2、d3三种直径大小的hpb300光圆钢筋。顺时针命名矩形四边分别为l1边1
‑
1、l2边1
‑
2、l3边1
‑
3和l4边1
‑
4，四边保护层厚度分别为c1、c2、c3和c4(单位：mm)。
[0076]
该模具每边设置三个孔洞，三个孔洞的孔径大小不同，可插入三种直径大小的钢筋，四条边对应的三个孔洞的内径相同，共八个孔洞分别编号为h1号2
‑
1、h2号2
‑
2、h3号2
‑
3、h4号2
‑
4、h5号2
‑
5、h6号2
‑
6、h7号2
‑
7、h8号2
‑
8。为了方便钢筋的插入，孔径大小应比待测钢筋大2mm。排布方式为，l1边1
‑
1从左到右预留的孔洞编号为h1号2
‑
1、h2号2
‑
2、h3号2
‑
3，分别插入d1、d2、d3三种直径的钢筋；l2边1
‑
2从上到下预留的孔洞编号为h3号2
‑
3、h4号2
‑
4、h5号2
‑
5，分别插入d3、d2、d1三种直径的钢筋；l3边1
‑
3从右到左预留的孔洞编号为h5号2
‑
5、h6号2
‑
6、h7号2
‑
7，分别插入d1、d2、d3三种直径的钢筋；l4边1
‑
3从下到上预留的孔洞编号为h7号2
‑
7、h8号2
‑
8、h1号2
‑
1，分别插入d3、d2、d1三种直径的钢筋。
[0077]
模具1高度应比传感器12长度略大，可在其内部放置不同长度的钢筋，进行不同长度的钢筋锈蚀监测，并在模具四个侧面模具的四个侧面上分别设有三个用于安装贴面式磁传感器的贴面式磁传感器放置槽3，每个侧面上的三个贴面式磁传感器放置槽分别与每边上的三个孔洞对应；方便进行一定参数条件的钢筋标定。该模具可同时测量四种不同的保护层厚度、三种不同的钢筋直径大小对贴面式磁传感器测量精度的影响。
[0078]
选用有机玻璃作为模具的材料。在磁介质中，混凝土和有机玻璃具有相同的介质参数，即相同的磁导率参数。有机玻璃相比混凝土来说，有质量轻、制作简单、周期短、可以看到内部结构等优点，并且也能完成本试验目标，不影响试验的结果；是一种很好的试验代替材料。
[0079]
该模具侧面每边设置高度为h、宽度为b的三个突起，每两个突起间的凹槽作为贴面式磁传感器放置槽，方便试验时对传感器的固定，增加了传感器的稳定性。
[0080]
该模具内部抽真空，然后在所有缝隙处涂抹环氧树脂，使其内部达到密封真空的状态。因为混凝土和真空的相对磁导率均为1，而空气的相对磁导率为1.00000037，为了保
证试验的测量精度，应尽可能保持试验环境与实际工程环境一致。
[0081]
该模具四角设计为圆角，使其在使用时更安全，整体更为美观。
[0082]
本发明的工作原理：利用有机玻璃、真空与混凝土的相对磁导率相等的原理，用这些材料代替混凝土制作模具，配合贴面式磁传感器可以精准快速地测量不同直径钢筋在不同混凝土保护层厚度的情况下的锈蚀率，得出的数据可用于研究保护层厚度、钢筋直径等关键参数对贴面式磁传感器精度的影响。
[0083]
如图3、图4和图5所示，贴面式磁传感器包括磁感应强度监测单元和数据处理单元，所述的磁感应强度监测单元包括贴面式传感器永磁体6、贴面式传感器左磁芯7
‑
1、贴面式传感器右磁芯7
‑
2、贴面式传感器封装外壳12、第一霍尔传感器4
‑
1和第二霍尔传感器4
‑
2，所述的贴面式传感器封装外壳包括贴面式传感器内壳和贴面式传感器封装盖12
‑
6，所述的贴面式传感器内壳上设有第一霍尔传感器放置槽12
‑
1、第二霍尔传感器放置槽12
‑
2、贴面式传感器左磁芯放置槽12
‑
3、贴面式传感器右磁芯放置槽12
‑
4、贴面式传感器永磁体放置槽12
‑
5、线缆折弯空间和线孔，所述的线孔与线缆折弯空间连通；所述的贴面式传感器永磁体6同时与贴面式传感器左磁芯7
‑
1、贴面式传感器右磁芯7
‑
2相连，并且安装在贴面式传感器永磁体放置槽12
‑
5内，所述的第一霍尔传感器4
‑
1与第二霍尔传感器4
‑
2左右对称布置，并且分别安装在相应的霍尔传感器放置槽内，所述贴面式传感器内壳和贴面式传感器封装盖12
‑
6均设有第一固定孔和第二固定孔；所述的贴面式传感器封装外壳和传感器封装盖含有第一固定孔和第二固定孔，均为螺纹孔，安装时用相对应的螺钉和螺帽进行螺栓连接。所述的螺钉和螺帽需均为黄铜材质，目的是防止对磁场进行干扰。所述的数据处理单元包括信号采集器8、信号处理器9和中央控制器10，所述的信号采集器8的信号输入端与霍尔传感器的信号输出端电连接，信号采集器8的输出端与信号处理器9的信号输入端电连接，所述的信号处理器9的信号输出端与所述的中央控制器10的端口电连接，所述的第一霍尔传感器4
‑
1和第二霍尔传感器4
‑
2与信号采集器8之间设有电路指示灯11。
[0084]
贴面式传感器能够实现对既有钢筋混凝土结构13中钢筋沿长度方向的锈蚀监测；贴面式传感器外贴与钢筋混凝土结构表面，即磁芯外置于钢筋混凝土结构之外，磁路通过非均匀锈蚀钢筋的锈蚀区域，能够监测磁路通过长度钢筋非均匀锈蚀情况，可通过测试得到的霍尔电压有效判定钢筋混凝土结构中部单根检测钢筋锈蚀情况；用以测定钢筋的锈蚀率并评估钢筋的锈蚀程度和预测钢筋的使用寿命。用永磁体代替信号发生器来产生磁场，用静磁场代替电磁场；所述的贴面式传感器永磁体、贴面式传感器左磁芯、贴面式传感器右磁芯检测后需放置在绝磁环境中，以避免消磁对检测精度的影响。
[0085]
所述贴面式磁传感器的数据处理单元，其相关控制电路可利用现有成熟技术实现，主要包括测定霍尔传感器霍尔电压从而计算得出锈蚀率。磁感应强度监测单元与数据处理系统通过信号处理器和中央控制器完成数据存储、后处理和实时显示。
[0086]
实施例1，一种研究贴面式磁传感器锈蚀监测精度的模具的测试方法，以直径分别为20mm、16mm、12mm的hpb300光圆钢筋、保护层厚度分别为15mm、20mm、25mm、30mm的模具为例，包括以下步骤：
[0087]
第一步，钢筋试件待测前的准备，过程如下：
[0088]
1.1取长度为20cm和20mm、16mm、12mm三种不同直径大小的hpb300光圆钢筋作为标定钢筋和待测钢筋，分为三组钢筋，每组3根，其中20mm、16mm、12mm直径的hpb300光圆钢筋
每组各1根,共9根钢筋。第ⅰ组作为标定钢筋称量并记录待测钢筋质量mⅰ1
、mⅰ2
、mⅰ3
；第ⅱ组称量并记录待测钢筋质量mⅱ1
、mⅱ2
、mⅱ3
；第ⅲ组称量并记录待测钢筋质量mⅲ1
、mⅲ2
、mⅲ3
；
[0089]
1.2将标定钢筋和待测钢筋5两端5cm处凃上环氧树脂，未涂环氧树脂的部分作为钢筋锈蚀的待测区间；
[0090]
第二步，测定前的准备，过程如下：
[0091]
2.1组装贴面式磁传感器，在封装外壳的第一霍尔传感器放置槽12
‑
1、第二霍尔传感器放置槽12
‑
2分别安装第一霍尔传感器4
‑
1、第二霍尔传感器4
‑
2，在永磁体槽12
‑
5内安装永磁体6，然后盖上封盖12
‑
6进行封装。所有缝隙处涂上环氧树脂密封；
[0092]
2.2通过中央控制器10控制信号采集器8的采集频率，测试磁场，保证第一霍尔传感器4
‑
1、第二霍尔传感器4
‑
2的磁感应强度高斯值相同。
[0093]
第三步，标定试验，过程如下：
[0094]
3.1将未经锈蚀的三组钢筋分别依次插入到对应直径的孔洞。
[0095]
首先将直径20mm的钢筋插入编号为h1的孔洞2
‑
1，将磁传感器固定在l1边上传感器放置槽3
‑
1，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为15mm的磁感应强度数据bⅰ1，c1
、bⅱ1，c1
、bⅲ1，c1
；将磁传感器固定在l4边上传感器放置槽3
‑
12，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为30mm的磁感应强度数据bⅰ1，c4
、bⅱ1，c4
、bⅲ1，c4
；再将直径20mm的钢筋插入编号为h5的孔洞2
‑
5，将磁传感器固定在l2边上传感器放置槽3
‑
6，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为20mm的磁感应强度数据bⅰ1，c2
、bⅱ1，c2
、bⅲ1，c2
；将磁传感器固定在l3边上传感器放置槽3
‑
7，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
、mⅲ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋保护层厚度为25mm的磁感应强度数据bⅰ1，c3
、bⅱ1，c3
、bⅲ1，c3
；
[0096]
其余16mm、12mm的直径的钢筋重复如上操作，将钢筋放入对应大小的孔洞再使用传感器测量并记录钢筋锈蚀前磁感应强度。b
组编号钢筋直径编号，保护层编号
来表示，如下表所示：
[0097]
表4钢筋锈蚀前磁感应强度
[0098]
[0099][0100]
3.2以电流加速锈蚀的方式实现钢筋锈蚀的模拟实验，控制电流密度相同，第ⅰ组的钢筋试件等间隔时间通电tⅰ＝0，作为标定钢筋；第ⅱ组的钢筋试件等间隔时间通电6d；第ⅲ组的钢筋试件等间隔时间通电12d；
[0101]
3.3将三组锈蚀后钢筋试件分别依次按原位插入孔洞中，再次用贴面式磁传感器测量锈蚀后钢筋的磁感应强度，如下表所示：
[0102]
表5钢筋锈蚀后磁感应强度
[0103][0104]
3.4将以锈蚀完成的钢筋取出后，切除两端涂了环氧树脂的部分，用除锈剂去除钢筋表面铁锈，再进行称重，并记录钢筋质量数据为m
’ⅰ1
、m
’ⅰ2
、m
’ⅰ3
、m
’ⅱ1
、m
’ⅱ2
、m
’ⅱ3
、m
’ⅲ1
、m
’ⅲ2
、m
’ⅲ3
；
[0105]
3.5分别计算标定钢筋质量变化率
△
mⅰ1
、
△
mⅰ2
、
△
mⅰ3
、
△
mⅱ1
、
△
mⅱ2
、
△
mⅱ3
、
△
mⅲ1
、
△
mⅲ2
、
△
mⅲ3
，计算公式分别为式(1)～(9)；
[0106][0107][0108][0109][0110][0111][0112][0113][0114][0115]
3.6分别计算标定钢筋和待测钢筋的磁感应强度变化率，如下表所示。
[0116]
表6钢筋的磁感应强度变化率
[0117]
[0118][0119]
计算公式分别为式(10)～(14)；
[0120][0121][0122][0123][0124]
[0125][0126][0127][0128][0129]
3.6对钢筋质量变化率与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数α1；
[0130]
3.7对相同钢筋直径情况下，不同保护层厚度与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数β1、β2、β3、β4；
[0131]
3.8对相同保护层厚度情况下，不同钢筋直径与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数γ1、γ2、γ3；
[0132]
第四步，研究分析数据，过程如下：
[0133]
4.1根据拟合曲线分析判断关键参数对贴面式磁传感器精度的影响；
[0134]
4.2根据分析结果改进优化该传感器；
[0135]
实施例2，研究钢筋插入长度对传感器锈蚀监测精度的影响的测试方法，选取直径分别为20mm、16mm、12mm的hpb300光圆钢筋、保护层厚度分别为15mm、20mm、25mm、30mm的模具，模具的厚度为10cm。
[0136]
第一步，钢筋试件待测前准备，过程如下：
[0137]
1.1取长度为20cm和20mm、16mm、12mm三种不同直径大小的hpb300光圆钢筋作为标定钢筋和待测钢筋，分为两组钢筋，每组3根，其中20mm、16mm、12mm直径的hpb300光圆钢筋每组各1根,共6根钢筋。第ⅰ组作为标定钢筋称量并记录待测钢筋质量mⅰ1
、mⅰ2
、mⅰ3
；第ⅱ组称量并记录待测钢筋质量mⅱ1
、mⅱ2
、mⅱ3
；
[0138]
1.2将标定钢筋和待测钢筋两端5cm处凃上环氧树脂，未涂环氧树脂的部分作为钢筋锈蚀的待测区间；
[0139]
第二步，测定前的准备，过程如下：
[0140]
2.1组装贴面式磁传感器，在封装外壳的第一霍尔传感器放置槽12
‑
1、第二霍尔传
感器放置槽12
‑
2分别安装第一霍尔传感器4
‑
1、第二霍尔传感器4
‑
2，在永磁体槽12
‑
5内安装永磁体6，然后盖上封盖12
‑
6进行封装。所有缝隙处涂上环氧树脂密封；
[0141]
2.2通过中央控制器10控制信号采集器8的采集频率，测试磁场，保证第一霍尔传感器4
‑
1、第二霍尔传感器4
‑
2的磁感应强度高斯值相同。
[0142]
第三步，标定试验，过程如下：
[0143]
3.1将未经锈蚀的两组组钢筋分别依次插入到对应直径的孔洞。首先，将磁传感器固定在l1边上传感器放置槽3
‑
1，再将直径20mm的钢筋分别插入编号为h1的孔洞2
‑
1，插入深度为模具厚度的1/4，即2.5cm，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋插入深度为2.5cm的磁感应强度数据bⅰ1，1/4
、bⅱ1，1/4
；调整插入深度为模具厚度的1/2，即5cm，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋插入深度为5cm的磁感应强度数据bⅰ1，1/2
、bⅱ1，1/2
；调整插入深度为模具厚度，即10cm，记录质量为mⅰ1
、mⅱ1
对应的钢筋试件锈蚀前标定钢筋插入深度为10cm的磁感应强度数据bⅰ1，1
、bⅱ1，1
；
[0144]
其余16mm、12mm的直径的钢筋重复如上操作，将钢筋放入对应大小的孔洞再使用传感器测量并记录钢筋锈蚀前磁感应强度。用b组编号钢筋直径编号，钢筋插入模具长度来表示，如下表所示：
[0145]
表7钢筋锈蚀前磁感应强度
[0146][0147]
3.2以电流加速锈蚀的方式实现钢筋锈蚀的模拟实验，控制电流密度相同，第ⅰ组的钢筋试件等间隔时间通电tⅰ＝0，作为标定钢筋；第ⅱ组的钢筋试件等间隔时间通电6d；
[0148]
3.3将两组锈蚀后钢筋试件分别依次按原位、原深度再次插入孔洞中，用贴面式磁传感器测量锈蚀后钢筋的磁感应强度，如下表所示：
[0149]
表8钢筋锈蚀后磁感应强度
[0150][0151][0152]
3.4将以锈蚀完成的钢筋取出后，切除两端涂了环氧树脂的部分，用除锈剂去除钢筋表面铁锈，再进行称重，并记录钢筋质量数据为m
’ⅰ1
、m
’ⅰ2
、m
’ⅰ3
、m
’ⅱ1
、m
’ⅱ2
、m
’ⅱ3
；
[0153]
3.5分别计算标定钢筋质量变化率
△
mⅰ1
、
△
mⅰ2
、
△
mⅰ3
、
△
mⅱ1
、
△
mⅱ2
、
△
mⅱ3
，计算公式分别为式(19)～(24)；
[0154][0155][0156][0157][0158][0159][0160]
3.5分别计算标定钢筋和待测钢筋的磁感应强度变化率，如下表所示。
[0161]
表9钢筋的磁感应强度变化率
[0162][0163][0164]
计算公式分别为式(25)～(30)；
[0165][0166][0167][0168][0169][0170][0171]
3.6对钢筋质量变化率与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数α1；
[0172]
3.7对相同钢筋直径情况下，不同钢筋插入长度与霍尔传感器磁感应强度变化率之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数β1、β2、β3；
[0173]
3.8对相同钢筋插入深度情况下，不同钢筋直径与霍尔传感器磁感应强度变化率
之间的关系进行线性拟合，得到线性关系系数γ1、γ2、γ3；
[0174]
第四步，研究分析数据，过程如下：
[0175]
4.1根据拟合曲线分析判断关键参数对贴面式磁传感器精度的影响；
[0176]
4.2根据分析结果改进优化该传感器；
[0177]
具体实现时，本发明对具体的器件型号不做限制，只要能完成上述功能的元器件均可。
[0178]
最后，需要注意的是，以上列举仅针对测定实验室新配置混凝土的具体实施例，并不限制本发明。
[0179]
本发明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。