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原文传递一种测量混凝土抗氯离子渗透性数值的方法

专利名称：	一种测量混凝土抗氯离子渗透性数值的方法
摘要：	本发明属于土木工程材料性能测试方法技术领域，涉及一种测量混凝土抗氯离子渗透性数值的方法，工艺过程包括连接试件、产生信号、测量参数、数值分析和显示结果五个步骤，激励电路产生稳定度好、准确度高和可调性好的正弦交流信号，测量电路测量正弦交流信号信号的增益值、电压、电流、幅值和相位参数，主控CPU根据测量参数分析、计算得出混凝土抗氯离子渗透性并控制液晶屏予以显示；其结构简单，主控CPU作为微控器检测和控制激励电路、测量电路和液晶屏显示电路，激励电路能够产生电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号，具有测试速度快，能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响，为测量电路提供信号源。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛理工大学
发明人：	万小梅;郭思瑶;张鹏;金祖权;尚君;申晨;范宏;姜福香;赵铁军;韩林;侯东帅;王鹏刚;崔祎菲;尹暖暖
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910456461.2
公开号：	CN110082279A
代理机构：	青岛高晓专利事务所(普通合伙)
代理人：	白莹;于正河
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	266034 山东省青岛市市北区抚顺路11号
主权项：	1.一种测量混凝土抗氯离子渗透性数值的方法，其特征在于具体工艺过程包括连接试件、产生信号、测量参数、数值分析和显示结果共五个步骤： (1)连接试件：将混凝土抗氯离子渗透性测量器与浸泡在质量浓度为3％的NaCl水溶液中的混凝土试件电连接，开启混凝土抗氯离子渗透性测量器； (2)产生信号：DDS电路采用直接数字频率合成技术产生频率为1KHz的正弦交流信号，正弦交流信号经过滤波电路后到达稳幅电路，稳幅电路采用自动增益控制电路将正弦交流信号的幅值稳定在1V，然后正弦交流信号经过由扩流电路和输出端口保护电路构成的推挽电路同时输出到主控CPU和测量电路，以使主控CPU检测到正弦交流信号，保证正弦交流信号的可靠性； (3)测量参数：测量电路端口处的凯尔文检测电路采用4线检测电路将检测信号从正弦交流信号中分离出来，以提高正弦交流信号的准确度，电压放大电路和电流放大电路分别对正弦交流信号进行电压和电流采样，并进行预设的预放大，进一步提高正弦交流信号稳定度，正弦交流信号进入1KHz的选频电路，选频电路保留与正弦交流信号相同特征的电信号，滤除无关干扰杂波，进一步提高正弦交流信号的可靠性，正弦交流信号进入程控放大电路后，主控CPU检测正弦交流信号的当前幅值和失真度，根据当前幅值控制程控放大电路对正弦交流信号进行程控放大，将正弦交流信号放大至设定的最大不失真幅度，并送入整流电路，同时记录当前增益值，在主控CPU的控制下采样电路分别对电压和电流信号进行采样和数字化，然后，主控CPU将正弦交流信号送入鉴幅电路和鉴相电路进行幅值与相位的测量； (4)数值分析：主控CPU根据当前增益值、电压、电流、幅值和相位测量值采用前馈神经网络算法进行分析、加权分析和数据统计，判断电路性质，根据混凝土阻抗谱特性进行数据处理，计算和测定出混凝土试件抗氯离子渗透性的数值； (5)显示结果：主控CPU通过液晶屏显示电路将混凝土试件抗氯离子渗透性的数值传送至液晶屏予以显示。 2.根据权利要求1所述的测量混凝土抗氯离子渗透性数值的方法，其特征在于混凝土交流电阻测量器的内部集成有主控CPU、激励电路、测量电路和液晶屏显示电路，主控CPU分别与激励电路、测量电路和液晶屏显示电路电连接，激励电路与测量电路电连接，液晶屏显示电路与外部设置的液晶屏电连接；激励电路由DDS电路、滤波电路、稳幅电路、扩流电路和输出端口保护电路构成；测量电路由凯尔文检测电路、电压放大电路、电流放大电路、选频电路、程控放大电路、整流电路、采样电路、鉴幅电路和鉴相电路构成。 3.根据权利要求2所述的测量混凝土抗氯离子渗透性数值的方法，其特征在于主控CPU能够监测测量电路的信号波形、幅度和相位参数，并根据波形特征对通道参数进行调整；激励电路能够产生电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号，为测量电路提供信号源；DDS电路为DDS数字频率合成电路，其中的DDS信号发生器U1为AD9833，采用直接数字频率合成技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相当的水平，并且在宽频率范围内进行精细的频率调节，信号源能够工作于调制状态，对输出电平进行调节，以输出各种波形，DDS电路采用ADI公司的DDS公司的DDS芯片AD9833，信号控制参数由主控CPU通过SPI端口输入DDS发生器U1，控制其产生相应正弦交流信号，DDS电路产生设定频率和设定振幅的正弦波作为测量电路的激励信号；稳幅电路采用AGC自动增益控制电路，将输出信号幅值锁定在预期值上，其中，U2和U3为可变增益运算放大电路，固定增益由电阻R10和R14决定；控制电压由引脚Pin1与Pin2之间的电压差决定，电压差越大，增益越大；根据引脚Pin2所接电位器设置所需的偏置电位；三极管Q1和Q2组成检波电路，再经积分电容C15积分电压，驱动调整引脚Pin1的电位值，从而调整U2和U3的电压增益；引脚Pin4的电位值决定输出电压幅值，分别由电阻R6、R7和电阻R11、R12的分压值决定；扩流电路和输出端口保护电路由三极管Q3和Q4构成推挽电路，增大输出电流，以弥补运算放大器输出电流不足的弊端；输出端口保护包括两种保护电路：一是二极管D3和D4起钳位作用，防止端口过压；二是电阻R22和R23对端口电压进行采样，再与电阻R24和R25所设定电压阈值进行比较，当端口触碰外来带电体，且电压幅度超过所设阈值，对主控CPU产生中断信号进行报警和提示；其中的U4A和U4B均为TL082；凯尔文检测电路能够实现凯尔文四线检测，测量被测电阻Rt时，在激励回路HF和LF上施加激励信号I，从检测回路HS和LS上测量数值，以显著降低电阻R100和R200对测量值的影响，同时由于检测回路电流极小，电阻R300和R400对测量值影响较小，能够提高测量精度；程控放大电路中的U17采用ADI公司的高精度数字电位器，结合运算放大电路U18B实现程控放大功能，U18B为TL082，高精度数字电位器的阻值精度为1％，具有10Bit分度，1024档可调阻值，阻值线性度高，能够实现精确的电压放大控制，其中CTL-BUS为主控CPU控制总线，由主控CPU设置数字电位器的通道数据，以调整程控放大的增益；采样电路由积分电容C29进行信号的瞬时采样，三极管Q5进行泄放，输入端和输出端采用运算放大器U15和U16进行隔离；鉴相电路的比较器U5和U6对信号进行整形，与非门U7和U8构成RS触发器，利用下跳沿触发特性提取两路输入信号的相位差，XTAL2作为时间信号发生器，由计数器记录相位差信号数值，并输入主控CPU进行统计分析，实现信号相位的鉴别；其中的U5和U6均为TL082，U7、U8、U9、U10、U11、U12、U13和U14均为LVC2G00。
所属类别：	发明专利