[发明专利]钢混结构无线自集能腐蚀传感器节点的控制电路

说明书

(一)技术领域

本发明涉及钢混结构腐蚀监测技术，具体说就是一种钢混结构无线自集能腐蚀传感器节点的控制电路。

(二)背景技术

钢混结构是现今及以后相当长的时间内仍将采用的主要结构型式之一，钢筋腐蚀是引起钢混结构耐久性降低的最主要原因。美国国家材料顾问委员会调查表明，近253000座混凝土桥面板出现严重腐蚀现象；日本约有21.4％的钢混结构损坏是由钢筋腐蚀引起的；我国2002年底仅公路危桥就达9597座，而耗资4000万元的山东烟台汽车站，更是在建成5年后的2009年即成危楼，其中钢筋腐蚀是引起结构服役性能严重劣化的主要原因之一。近期，我国再次投入数以万亿计的资金发展基础设施建设，占据相当比例的钢混结构的耐久性问题，势必成为影响国民经济发展和社会和谐稳定的战略性课题。钢筋腐蚀的危害之大和日益加剧的严重态势大大超出人们意料，钢混结构钢筋腐蚀问题日益引起全世界地广泛关注。

国内外针对耦合腐蚀作用下的材料、构件到结构的性能进行了大量地研究，建立了腐蚀状态与材料、构件及结构性能之间宝贵的数据库。一旦成功构建钢筋腐蚀监测系统，将在结构腐蚀状态与结构服役性能之间架设“桥梁”，能够实时掌握结构的耐久性状态，并最终为结构服役安全性的评定、合理化腐蚀控制措施与维修加固方案的提出及全寿命设计等提供科学依据。因此，钢筋腐蚀监测研究工作的开展势在必行，这一工作具有显著的经济效益和潜在的、重要的社会效益。

随着钢混结构钢筋腐蚀问题引起全世界的广泛关注，国内外针对耦合腐蚀作用下的材料、构件到结的性能进行了大量、系统的研究，这些研究建立了腐蚀状态与材料、构件及结构性能之间宝贵的数据库。钢筋腐蚀监测系统一旦成功构建，将在结构腐蚀状态与结构服役性能之间架设“桥梁”，实时掌握结构的耐久性状态，并最终为结构服役安全性的评定、合理化腐蚀控制措施与维修加固方案的提出及全寿命设计等提供科学依据。钢混结构钢筋腐蚀监测系统研究工作的开展势在必行，这一工作具有显著的经济效益和潜在的、重要的社会效益。

土木工程中绝大多数(除了部分高温氧化反应外)钢材的腐蚀过程都是电化学过程，所以电化学方法成为监测结构中钢材腐蚀的最本质的方法。纵观国内外应用电化学理论研究钢混体系钢筋腐蚀的相关工作，可分为两方面内容：腐蚀状态的电化学表征；腐蚀测量器件。过去数十年来，国内外基于电化学原理对金属的腐蚀问题进行了大量、深入地研究。不难发现，这些研究主要集中在实验室状态下，钢混体系腐蚀电化学反应与钢混结构的特殊性决定了以往的研究对实现大规模钢混结构钢筋腐蚀监测还存在较大距离。需要创新发展能够满足大规模钢混基础结构钢筋腐蚀网络式监测用的腐蚀传感器。腐蚀传感器为丰富的电化学测量技术提供硬件支持，是各种腐蚀监测方法能够在实际工程中得以应用的载体和平台，适于钢混结构钢筋腐蚀监测用的电化学腐蚀传感器系统研究的匮乏，是阻碍基于电化学原理的钢筋腐蚀监测方法在实际工程应用的关键问题，电化学传感器平台的成功构建将使丰富的电化学测试技术彻底摆脱实验室研究状态，走向实际工程应用。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种钢混结构无线自集能腐蚀传感器节点的控制电路。

本发明的目的是这样实现的：它是由接口j5、电阻R17、电阻R18、电阻R19和运算放大器AD8603AUjZ组成的，其特征在于：接口j5的4脚接地，接口j5的2脚连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端与运算放大器AD8603AUjZ的反向输入端连接，电阻R17的一端连接运算放大器AD8603AUjZ的反向输入端连接，电阻R17的另一端与运算放大器AD8603AUjZ的输出端连接，电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端连接运算放大器AD8603AUjZ的同向输入端。

本发明采用运算放大器将电流信号放大调理并转换成电压信号，电压信号通过Micaz节点或其它无线传感器节点的ADC进行模数转换，完成对电流信号的采集，为大规模无线自集能腐蚀监测传感网的形成奠定基础。采用本发明所述的控制电路，能够实现钢混结构钢筋局部腐蚀电化学噪声信号(Electrochemical Noise，EN)的采集，其中电化学噪声信号为局部腐蚀的特征信号，能够揭示钢筋腐蚀的机理，并为定性判定钢筋点腐蚀的发生提供依据。采用本发明所述的控制电路实现的无线EN信号监测，电流与电压噪声信号的监测精度能够达到10^-7A与10^-4V。此外能够大大降低传感器网络的施工难度，节省大量的人力成本，同时能够实现实时监测，使得用户在线掌握钢筋的局部点腐蚀状态，为结构的安全评定、维修加固提供科学依据。