[发明专利]用于感知隧道渗水的双模式压力传感监测报警装置

说明书

本发明公开了一种用于感知隧道渗水的双模式压力传感监测报警装置，包括水分感知传感器、信号处理装置、无线信号发射装置；水分感知传感器包括依次设置的渗水膜布层、吸水材料层、压力传感层；压力传感层包括设置于吸水材料层上方的压阻传感层、设置于压阻传感层上的压电传感层；吸水材料层吸收渗水膜布层的水膨胀将信号传递给压阻传感层及压电传感层；压电传感层与压阻传感层分别与信号处理装置连接，信号处理装置与无线信号发射装置连接。本发明通过采用独特的PDMS封装方式使吸水材料层吸收水后产生的膨胀形变限制在一定区域内，从而放大渗漏水分的信号，并且通过传输的两种不同电信号分析判断渗水问题，从而对渗水做出迅速响应进行报警。

技术领域

本发明涉及一种渗水监测报警装置，具体涉及一种用于感知隧道渗水的双模式压力传感监测报警装置。

背景技术

海底隧道是交通运输工程中重要一环，但海底隧道的建设过程因复杂的海底地质构造和严酷的海洋环境将面临诸多问题，如高烈度地震区穿越密集断层破碎带、海域高水压、海洋环境侵蚀等等，这些问题将会给海底隧道的耐久性上带来诸多负面影响，渗水问题就是其中之一。除此之外，地下隧道、管道工程、地下换热站等基础设施也可能存在工艺上的渗水漏洞，或是在长期使用过程中建筑材料产生了形变、裂缝，使渗水问题无法避免。若无法及时检测到渗水病害的发生，设施不仅会加速劣化、缩短使用年限，严重时还会导致危害性极大的灾害。

目前在漏水监测报警领域，管网检漏系统大多通过传感器感知泄露的振动或声音信号对供水管网进行监测，例如专利CN 113432805 A公开的一种供水管道泄漏的无线监测装置及方法，通过压电加速度传感器固定在被监测供水管道外壁获取电信号，但因振动信号微弱，且外界干扰大，这类检漏系统的精准仪器造价较为昂贵；专利CN 215361766 U公开的一种无人船漏水检测装置，利用浮球推动触片接合电路，进行报警，但因结构限制，实际应用效果有待考究；专利CN 210666045 U公开了一种具有检测报警功能的水浸传感器，利用水的导电性，当水浸传感探头浸入水中，检测电路形成通路或是发生电流变化，发出报警，但要求一定浸水高度，故更适用于积水报警。

所以研发一种能在混凝土高碱性环境下耐久性好、界面结合良好、不影响混凝土结构强度的、成本低的水分渗漏检测报警装置，对于海底隧道工程和其他基础工程的建设具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能在混凝土高碱性环境下耐久性好、界面结合良好的用于感知隧道渗水的双模式压力传感监测报警装置。

技术方案：本发明的用于感知隧道渗水的双模式压力传感监测报警装置，包括水分感知传感器、信号处理装置、无线信号发射装置；所述水分感知传感器包括依次设置的渗水膜布层、吸水材料层、压力传感层；所述压力传感层包括设置于吸水材料层上方的压阻传感层、设置于压阻传感层上的压电传感层；所述吸水材料层吸收渗水膜布层的水膨胀将信号传递给压阻传感层及压电传感层；所述压电传感层与压阻传感层分别与信号处理装置连接，所述信号处理装置与无线信号发射装置连接。

其中，所述压力传感层的上方和下方均设有第一疏水封装材料层，所述吸水材料层的上方设有第二疏水封装材料层；所述吸水材料层与压力传感层通过第一疏水封装材料层、第二疏水封装材料层粘结固定。

其中，渗水膜布层、吸水材料层与压力传感层利用PDMS高温固化进行粘结组装，其中吸水材料层同样由PDMS固定吸水材料，将膨胀形变限制在一定区域内。吸水材料层可以有效放大水分渗漏的信号，将不容易区分的微弱信号转换为可以直接被压力传感层检测到的信号。

其中，所述第一疏水封装材料层与第二疏水封装材料层的疏水材料相同；所述第一疏水封装材料层与第二疏水封装材料层的材料均为PDMS。