ECI-1埋入式鋼筋混凝土的腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)背景：
公共設(shè)施如橋梁和大壩等工程造價(jià)巨大,需花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)乃至上億美元,并延續(xù)數(shù)年時(shí)間.僅在美國(guó),每年維修聯(lián)邦大橋腐蝕破壞的費(fèi)用就高達(dá)500多億美元.這些混凝土結(jié)構(gòu)不僅在商業(yè)上很重要,而且與人民的生活水平息息相關(guān).據(jù)估計(jì),鋼筋混凝土維修價(jià)格按暴露面積計(jì)算,平均為200美元/cm2,這些混凝土結(jié)構(gòu)由于過(guò)早的或未能預(yù)料到的腐蝕失效通常會(huì)造成時(shí)間、財(cái)長(zhǎng)甚至生命的災(zāi)難性損失。由于腐蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)早的維修和失效，其代價(jià)昂貴，因此迫切需要有整套的、現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)（NDE）。這些NDE系統(tǒng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的腐蝕條件變化可以給出必要的信息，以便于及時(shí)有效的實(shí)施維修。基于無(wú)損檢測(cè)的BCI-1檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于在建的或已運(yùn)營(yíng)的商業(yè)和公共建筑上。這些建筑包括：高層建筑，車庫(kù)，橋梁，大壩，泄洪道，拍洪渠，碼頭，高塔以及腐蝕防護(hù)裝置，但不僅僅局限于此。在混凝土建造過(guò)程忠，工程技術(shù)人員通過(guò)檢測(cè)于腐蝕相關(guān)的重要參數(shù)，可以及早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，例如在澆筑混凝土?xí)r錯(cuò)誤的使用含氯離子的海水或污水。并且在混凝土的養(yǎng)護(hù)（熟化）過(guò)程中，可以監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部的濕度和溫度，從而確?；炷恋拇髲?qiáng)度。在混凝土建完成后，ECI-1埋入式鋼筋混凝土的腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)可以長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)混凝土的腐蝕狀態(tài)。
系統(tǒng)的基本原理：
ECI-1埋入式鋼筋混凝土的腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)是種基于無(wú)損檢測(cè)（NDE）的埋入式腐蝕監(jiān)測(cè)儀。它能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)鋼筋腐蝕的些重要參數(shù)，包括線性化電阻（LPR）、開(kāi)路電位（OCP），電阻率、氯離子濃度（【cl】）和溫度。每只ECI-1埋入式鋼筋混凝土的腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)就是個(gè)數(shù)字終端，它連接在局部區(qū)域埋設(shè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)上。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與混凝土外部的數(shù)據(jù)采集器之間的數(shù)據(jù)通訊采用SDI-12工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)既可以在現(xiàn)場(chǎng)直接下載到便攜式電腦中也可以通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊。ECI-1內(nèi)部的單片機(jī)通過(guò)數(shù)模（DAC）和模數(shù)（ADC）轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)和依次控制每個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量并采集數(shù)據(jù)。單片機(jī)還承擔(dān)了腐蝕測(cè)量所有必需的計(jì)算。數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在ECI-1板載的固件內(nèi)存里可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接傳送。所有至校準(zhǔn)和探頭位置的測(cè)量數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的地址都儲(chǔ)存載板載的內(nèi)存里，單片機(jī)可設(shè)置不同的系統(tǒng)部件載節(jié)能或休眠模式下運(yùn)行，為低功耗的遠(yuǎn)程操作（電池供電，太陽(yáng)能）提供電源管理和控制。通常ECI-1用來(lái)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋的腐蝕。監(jiān)測(cè)儀在混凝土澆筑之前安裝。放置ECI-1使其電面朝上，并與頂端的鋼筋持平，這樣的定位放置確保了ECI-1的傳感電與將要監(jiān)測(cè)的鋼筋處在同樣的環(huán)境和腐蝕條件下。
優(yōu)點(diǎn)：
ECI-1埋入式鋼筋混凝土的腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)把五種傳感器集成在個(gè)堅(jiān)固小盒內(nèi)。在混凝土澆筑過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)很容易安裝和放置在建筑物的任何部位。儀器采用模塊化和特的可尋址設(shè)計(jì)，同樣適合安裝在特殊結(jié)構(gòu)的混凝土中，由于ECI的模擬線路短，因此在市場(chǎng)上其它腐蝕探頭相比，它對(duì)EMI的敏感性較小，很多埋入式腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用混凝土外部的電路激勵(lì)埋入地探討并測(cè)量其響應(yīng)信號(hào)。通常這樣測(cè)量需要10米或更長(zhǎng)的導(dǎo)線，如此以來(lái)，這么長(zhǎng)的導(dǎo)線將會(huì)成為EMI干擾源（諸如電力線/蜂窩idianhua革無(wú)限電波等）的接收天線。而ECI-1的電和數(shù)據(jù)采集電路之間的導(dǎo)線僅僅只有1英寸，并且進(jìn)入信號(hào)發(fā)射源之前就已經(jīng)準(zhǔn)換成了數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸，其抗力就相當(dāng)強(qiáng)了。
特點(diǎn)：
- 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
- 同時(shí)測(cè)量于腐蝕相關(guān)的幾個(gè)重要參數(shù)
- 包含了所有必需的電和電路元件
- 作為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的終端裝置
- 數(shù)字信號(hào)對(duì)附近的EMI源有抗力
- 采用SDI-12工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議
- 測(cè)量網(wǎng)絡(luò)每個(gè)終端長(zhǎng)連接可達(dá)200英尺
- 系統(tǒng)可以選用太陽(yáng)能電池和可充電電池供電
- 可以通過(guò)混凝土外部的蜂窩式收發(fā)裝置進(jìn)行無(wú)限遠(yuǎn)程通訊
