(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210944542.9 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 谭超　段俊明　陈浩然　叶先志　 辛亮　杨隆　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 吴思高 (51)Int.Cl. G01N 29/04(2006.01) G01N 29/22(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输 装置 (57)摘要 一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输 装置， 包括埋入混凝土内部的混凝土数据采集模 块， 混凝土数据采集模块采集混凝土内部数据并 传输至数据发射模块； 数据发射模块包括： 数据 接收与发射控制单元， 对数据编码后输入超声波 发射换能器； 超声波发射换能器将传输的电信号 转换为超声波信号； 位于混凝土外部的数据接收 模块， 包括超声波接收换能器、 数据接收控制单 元； 超声波接收换能器， 接收超声波发射换能器 发射的超声波信号， 并将超声波信号转换为电信 号， 并将信号传输至数据接收控制单元； 数据接 收控制单元， 接收超声波接收换能器传输的电信 号， 完成数据接收。 本发明装置可 以持续对混凝 土内部结构进行无损检测， 具有穿透性强、 指向 性好、 功耗低优点。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115452939 A 2022.12.09 CN 115452939 A 1.一种埋入式混凝 土参数采集及超声 波传输装置， 其特 征在于该装置包括： 埋入混凝 土内部的混凝 土数据采集模块 （1） 、 数据发射模块 （2） ； 混凝土数据采集模块 （1） 采集混凝 土内部数据并传输 至数据发射模块 （2） ； 数据发射模块 （2） 包括数据接收与发射控制单 元 （5） 、 超声 波发射换能器 （3） ； 数据接收与发射控制单 元 （5） ， 对数据编码后输入 超声波发射换能器 （3） ； 超声波发射换能器 （3） 将传输的电信号 转换为超声 波信号； 位于混凝土外部的数据接收模块 （6） ， 数据接收模块 （6） 包括超声波接收换 能器 （4） 、 数 据接收控制单 元 （10） ； 超声波接收换能器 （4） ， 接收超声波发射换能器 （3） 发射的超声波信号， 并将超声波信 号转换为电信号， 并将信号传输 至数据接收控制单 元 （10） ； 数据接收控制单 元 （10） ， 接收超声 波接收换能器 （4） 传输的电信号， 完成数据接收。 2.根据权利要求1所述一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输装置， 其特征在于： 所 述混凝土数据采集模块 （1） 、 包括温度传感器 （7） 、 应力传感器 （8） ； 所述温度传感器 （7） ， 采集混凝土内部温度数据， 并将模拟信号转换为数字信号， 传输 至数据接收与发射控制单 元 （5） ； 所述应力传感器 （8） ， 采集混凝土内部压力数据， 并将模拟信号转换为数字信号， 传输 至数据接收与发射控制单 元 （5） 。 3.根据权利要求2所述一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输装置， 其特征在于： 所 述数据接收与发射控制单 元 （5） 包括第一控制芯片、 发射芯片； 温度传感器 （7） 与应力传感器 （8） 中数据输入第一控制芯片， 第一控制芯片将数据传输 至发发射芯片， 并由发射芯片对数据编码后输入 超声波发射换能器 （3） 。 4.根据权利要求1所述一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输装置， 其特征在于： 所 述数据发射模块 （2） 包括振动能量收集器 （9） ， 振动能量 收集器 （9） 将混凝土在超声波信号 发射时产生的振动机 械能转换为电能； 振动能量收集器 （9） 分别连接数据接收与发射控制单元 （5） 、 超声波发射换 能器 （3） ， 为 这二个模块供电。 5.根据权利要求3所述一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输装置， 其特征在于： 所 述数据接收模块 （6） 包括电源 单元 （11） ， 电源 单元 （11） 分别连接数据接收控制单元 （10） 、 超 声波接收换能器 （4） ， 为 这二个模块供电； 所述数据接收控制单元 （10） 包括第二控制芯片与接收芯片； 发射芯片将数据解码后传 输至第二控制芯片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115452939 A 2一种埋入式混凝土 参数采集 及超声波传输 装置 技术领域 [0001]本发明涉及混凝土检测领域， 具体涉及一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输 装置。 背景技术 [0002]混凝土是当今土木工程中主要的建材之一， 具有适用范围广泛、 造价低廉、 便于施 工等优点。 但长时间在外部环 境及其自身荷载作用下， 混凝土内部压力、 温度等参数会产生 变化导致混凝土内部损伤， 混凝土损伤会在其服役过程中不断累积。 当损伤累积到一定程 度时会导致结构安全性、 耐久性降低并出现裂痕， 在极端条件下可能会断裂并造成极为严 重的后果， 对人民的生命安全、 社会的经济发展造成巨大影响。 为了避免因混凝土安全问题 造成的损失， 在实际工程中， 需要持续检测混凝土内部工作状况并将所测数据传输至外部， 用以评估混凝土结构安全。 因此在混凝土检测领域中， 对于混凝土内部结构的状态监测是 一个重要的技 术内容。 [0003]混凝土内部工作状况检测主要分为有局部破损检测技术与无损检测技术。 但随着 工业的发展， 很多混凝土 建筑物不适用于以上两种技术。 具体的来说， 部 分混凝土 建筑如大 坝、 大型桥墩不能采取局部破损检测技术， 其体积、 厚度也难以实施无损检测。 对此， 埋入式 检测装置能很好地解决上述问题， 并且随着智能化数据采集与信号传输技术越来越成熟， 埋入式检测装置不仅能采集数据， 还能定时将采集的数据传输至外部接 收装置， 这种集多 功能于一体的装置逐渐成为主流。 [0004]目前埋入式检测装置数据传输方式大多为电磁波信号。 这种传输方式有时会因所 使用建筑材料 的电磁特性非常复杂， 导致难以精确预测墙体对电磁波产生的影响， 其次电 磁波具有波粒二象性， 遵循波长越短穿透越强的原则， 即只有高频的电磁波具有较强的穿 透能力。 普通的低频电磁波， 如红外线等传输信号对于 混凝土的穿透能力极差， 但高频的电 磁波仍具有易引起介质发热、 损耗大、 传输距离短等缺点， 所以， 实现电磁波信号在混凝土 中传输十分困难。 而超声波信号在混凝土中的传输性能优于电磁波， 超声波由于其在一定 距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性， 对各种混凝土结构中的材料具有一定穿透 能力， 且因其声速、 衰减、 阻抗和散射等声学特征， 为超声波在混凝土检测方面提供了丰富 的检测信息 。 [0005]由于埋入式检测装置在混凝土中检测环境恶劣， 对检测装置的电源供电提出了更 大的挑战， 但由于埋入式检测装置自身的特性， 无法进行外 部充电。 发明内容 [0006]针对目前埋入式混凝土监测装置传输信号存在的穿透性差、 损耗大与续航不足等 问题， 本发明提供一种埋入式混凝土参数采集及超声波传输装置， 可以持续对混凝土内部 结构进行 无损检测， 具有穿透性强、 指向性 好、 功耗低等优点。 [0007]本发明采取的技 术方案为：说　明　书 1/5 页 3 CN 115452939 A 3