1.传感器空间磁场分布

图3为传感器空载及不同直径钢筋位于卡口区域时空间磁场分布图，在永磁体左侧N极区域磁势为正，右侧S极区域磁势为负，磁势大小以中线为轴呈反对称分布，左右两侧随着与永磁体距离的增加，磁势绝对值逐渐减小，中轴线为磁势交汇处，磁势趋近于0。

永磁体磁感线整体以磁导率较大的镀锌铁框架为磁路形成闭合曲线，在卡口空气域内磁感应强度极速衰减，磁场分布整体呈灯笼状。此外，对比检测点1处磁感应强度，可发现随着钢筋直径增加，检测点1处磁感应强度逐渐增大，当16 mm直径钢筋置于卡口区域时，霍尔元件检测点处磁场强度由空载时的26.679 Gs增为80.772 Gs。

图3　空载及不同直径钢筋位于卡口区域时传感器磁场分布

2.检测点磁感应强度与钢筋锈蚀率关系曲线

以钢筋直径变化代表钢筋锈蚀，长度为10 cm、直径为16 mm的光圆钢筋置于卡口区域中心点时，3个检测点锈蚀率分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%时的磁感应强度变化曲线如图4所示。检测点1位于镀锌铁框架与卡口区域交界处，对磁场变化最为敏感，随着锈蚀率的增加，磁感应强度逐渐减小。当钢筋锈蚀率从0增大到20%时，磁感应强度由80.772 Gs减为60.114 Gs。钢筋锈蚀对检测点2和检测点3处磁感应强度的影响则微乎其微，该两点可用于检测环境磁场对检测点1处磁感应强度造成的影响，起校正作用。

图4　霍尔元件点磁感应强度随钢筋锈蚀变化曲线(www.daowen.com)

鉴于电压信号在信号采集时具有较高的稳定性和精度，以及市场上成熟的霍尔元件产品工艺，选用SS495A型霍尔元件采集检测点处磁场强度。根据如图5所示SS495A型霍尔元件输出电压与磁感应强度相关关系，得到检测点1在不同锈蚀率条件下的输出电压。通过对输出电压进行归一化处理，钢筋锈蚀率与传感器电压变化率可表征为如图6所示的良好的线性关系，线性拟合公式为：

式中，ΔU为传感器电压变化率；Δm为钢筋锈蚀率。

根据式（4），通过实时测量电压变化率，即可得出钢筋每一锈蚀时刻的锈蚀率，达到动态、定量检测钢筋锈蚀的目的。

图5　5V供电电压条件下SS495A型霍尔元件传输特性

图6　传感器电压变化率—钢筋锈蚀率线性拟合直线