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英新型传感器可提升沿海建筑受腐蚀预警能力

导读: 伦敦城市大学和贝尔法斯特女王大学的研究人员跟踪了多个由英国工程和物理科学研究委员会发起的研究项目,声称开发出了创新的传感器,可以显著提升发现混凝土受腐蚀的早期预警信号的能力。

  伦敦城市大学(City University London)和贝尔法斯特女王大学(Queen‘’s University Belfast)的研究人员跟踪了多个由英国工程和物理科学研究委员会(Engineering and Physical Sciences Research Council, EPSRC)发起的研究项目,声称开发出了创新的传感器,可以显著提升发现混凝土受腐蚀的早期预警信号的能力。

  这种传感器比传统的腐蚀传感器的适应力更强,寿命更持久,可以让安全结构监控(如大桥、海岸线防护)更有效。用于加强潮差区被海水淹没部分混凝土的碳钢非常容易受到潮湿环境受到腐蚀的威胁,而该传感器可以经受长期处在混凝土环境中的挑战,这一点和其他当前市场上的传感器不同——它可以长期监测环境情况,当腐蚀阈值达到后发出预警。

  预警通知可以通过电子邮件或文字的形式发给结构维护团队。

  团队的工作重心是三组创新且稳定的探头:一个监控温度,一个监控湿度,另一个监控氯化物和pH值。这三个因素如果有变化,说明有害腐蚀可能正在出现。探头内部是先进的光学传感器,由城市大学的实验室专为该项目设计制作。传感器已经为以后的商业使用注册了专利。

  参与该项目的城市大学传感器工程教授和首席学者Tong Sun表示,“传感器原型能够成功的关键是我们对传感器采样信号变化的监控,将其作为腐蚀水平的指数。这意味着我们可以利用聚合物制成的光学传感器,这种传感器比当前市场的传感器更能抵御结构的高碱性环境。”

  传统的光学腐蚀传感器寿命有限,通常只有数周,原因就是水泥的腐蚀碱性水平。新的传感器有望达到数年的寿命,保护得当的话,就算是pH值超过12也没问题。而家用漂白剂的pH值通常是12和13。

  “我们的设计包含了数个探头,可以在半永久的结构中安装,连接到计算机数据记录器,持续收集读数。读数显示环境有变化且需要彻底调查的时候才需要注意。补救工作现阶段也会更容易、便宜且有效,而并不需要等到损坏(如混凝度脱落)可见,就可以进行修复。”

  探头内的温度和湿度传感器使用了光纤光栅。光纤光栅是一种由一定长度的光纤制程的反射体,只反射特定波长的光线,传输其他波长的光线。它由紫外线激光生成,可以改变光纤的折射率。一组光栅的其中一个由聚合物层包裹,用于分离温度和湿度参数。

  氯化物/pH探头内的传感器可以测量浓度低至20mmol/L的自由氯化物。

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