一种裂纹监测传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种裂纹监测传感器，包括依次设置的信息传感层，信息采集层和保护层，信息采集层包括焊点、至少一根导线和孔状结构裂纹监测部位；导线环绕在孔状结构裂纹监测部位的外侧且导线的两端对称竖直下垂，导线的两端均由电解铜箔包裹，焊点设置在导线的两端电解铜箔中；在导线的环绕区域设有所述传感器的裂纹区；焊点通过引线与被监测件连接；信息传感层由聚合物、导电粒子和胶粘剂组成，胶粘剂与被监测件的结构表面固化融为一体，聚合物溅射在导电粒子的表面；保护层由聚酰亚胺膜和AB胶或金属构件组成。本实用新型专利技术通过感知结构表面裂纹长度变化，将其转换为电阻变化量来测量被测物件表面裂纹的检测元件传感器，实时监测感知部件。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种结构健康(损伤)的监测传感器，具体涉及一种裂纹监测传感器。
技术介绍
现有技术的监测传感器按照构件的特征将信息智能涂层涂于结构危险部位，智能涂层包括设置于构件基体上的传感层，传感层由导电粒子、改性剂组成，厚度为几十纳米到几十微米之间，在传感层与构件基体之间设置有驱动层，驱动层分为有机材料驱动层，无机材料驱动层，无机材料驱动层由无机非导电材料组成，有机材料驱动层由有机非导电材料组成，驱动层与构件基体和传感层固化成一体，驱动层的厚度为几十微米到几百微米之间，在传感层外设置有保护层，保护层由非导电材料组成。在实验室有足够的时间和空间可以实现，而在现有设备结构危险部位涂上信息智能涂层受时间和空间条件限制很难实现，智能涂层质量难以保证，不可能在现有设备上广泛应用。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本技术提供了一种裂纹监测传感器，通过感知结构表面裂纹长度变化，并将其转换为电阻变化量来测量被测物件表面裂纹的检测元件传感器，是结构裂纹实时监测系统信息感知部件。本技术所采用的技术方案为：一种裂纹监测传感器，其改进之处在于：所述传感器包括依次设置的信息传感层，信息采集层和保护层；所述信息采集层属于电阻性元器件，包括焊点、至少一根导线和孔状结构裂纹监测部位；所述导线环绕在孔状结构裂纹监测部位的外侧且导线的两端对称竖直下垂，导线的两端均由电解铜箔包裹，所述焊点设置在导线的两端电解铜箔中；在导线的环绕区域设有所述传感器的裂纹区；所述焊点通过引线与被监测件连接。优选的，所述信息传感层由聚合物、导电粒子和胶粘剂组成，所述胶粘剂与被监测件的结构表面固化融为一体，所述聚合物溅射在导电粒子的表面。优选的，所述保护层由聚酰亚胺膜和AB胶或金属构件组成；所述保护层的聚酰亚胺膜设置在所述传感器的最外层，所述传感器通过AB胶或金属构件进行固定。本技术的有益效果为：1.将裂纹监测传感器粘接或固定在结构件上，可实现对结构件部位进行实时裂纹监测；2.对封闭结构零部件必须进行裂纹损伤监测时，可将裂纹监测传感器组装在封闭结构裂纹件上后，再进行部位安装，解决了目前常规探伤手段不能检查的问题；3.检测时无须分解结构部位和密封部位，不用去除漆层，与传统的检测技术相比检测更方便快捷，工程适用性强；4.研发的粘接工艺可快速将裂纹监测传感器与结构件进行粘接，对施工环境无特殊要求。裂纹监测传感器可按要求任意变形，能够满足复杂结构裂纹监测需要；5.选用电阻值变量作为结构裂纹监测的表征参量，信号提取、采集、处理系统有效可靠。附图说明图1是本技术的裂纹监测传感器的剖面结构示意图；图2是本技术提供的裂纹监测传感器贴装示意图；图3是本技术提供的传感器监测区域裂纹变化示意图；图4是本技术提供的单孔拉拉试样的传感器电阻随疲劳循环周次的变化示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明。以下描述和附图充分地示出本技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本技术的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“技术”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的技术，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个技术或技术构思。裂纹监测传感器是通过感知结构表面裂纹长度变化，并将其转换为电阻变化量来测量被测物件表面裂纹的检测元件传感器，是结构裂纹实时监测系统信息感知部件，由信息传感层，信息采集层和保护层组成；其剖面示意图如图1所示，信息采集层属于电阻性元器件，包括焊点、至少一根导线和孔状结构裂纹监测部位；所述导线环绕在孔状结构裂纹监测部位的外侧且导线的两端对称竖直下垂，导线的两端均由电解铜箔包裹，所述焊点设置在导线的两端电解铜箔中；在导线的环绕区域设有所述传感器的裂纹区；所述焊点通过引线与被监测件连接。信息传感层由聚合物、导电粒子和胶粘剂组成，所述胶粘剂与被监测件的结构表面固化融为一体，所述聚合物溅射在导电粒子的表面，通过胶粘剂与被监测的结构表面固化融为一体，结构表面受力变形或产生裂纹时，信息传感层驱动信息采集层一起变形，采集层的电阻会产生一个变量，为结构裂纹实时监测系统提供裂纹信息；保护层由聚酰亚胺膜和AB胶或金属构件组成；所述保护层的聚酰亚胺膜设置在所述传感器的最外层，所述传感器通过AB胶或金属构件进行固定。根据不同的检测环境保护要求确定。裂纹监测传感器的电阻与裂纹长度呈函数关系，定量表达如下：将图1中A区域放大，可以看做传感器安装在一个宽度为l，长度为b的矩形监测区域(如图2)，当该区域出现裂纹并扩展时，传感器随裂纹长度a的电阻变化ΔR可表达为公式(1)：ΔR=C[4ab+abl(l-a)]---(1)]]>其中，C为系数，它与传感层的厚度和电阻率有关。因此，裂纹长度a可以表达为公式(2)：根据公式(2)可知，当裂纹长度a很小时，电阻变化ΔR也很小；当裂纹长度a越接近传感层临界断裂尺寸时，电阻变化ΔR越大。以高强度铝合金标准试样的疲劳试验为例，随着疲劳载荷加载到一定阶段，裂纹由孔的边缘产生并沿着垂直于主载荷方向扩展，其所测量的电阻值的典型变化如图3所示。从图3传感器电阻随加载周次的变化曲线可知：当试验件在疲劳载荷的加载作用下，基体在裂纹萌生和扩展阶段，传感器的电阻值随着裂纹的萌生和扩展而增大。因此，传感器具有随附损伤特性和疲劳响应特性，可以用电阻值作为损伤电参量表征基体的裂纹损伤程度。本技术不局限于上述最佳实施方式，任何人在本技术的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裂纹监测传感器，其特征在于：所述传感器包括依次设置的信息传感层，信息采集层和保护层；所述信息采集层属于电阻性元器件，包括焊点、至少一根导线和孔状结构裂纹监测部位；所述导线环绕在孔状结构裂纹监测部位的外侧且导线的两端对称竖直下垂，导线的两端均由电解铜箔包裹，所述焊点设置在导线的两端电解铜箔中；在导线的环绕区域设有所述传感器的裂纹区；所述焊点通过引线与被监测件连接。

【技术特征摘要】
1.一种裂纹监测传感器，其特征在于：所述传感器包括依次设置的信息
传感层，信息采集层和保护层；
所述信息采集层属于电阻性元器件，包括焊点、至少一根导线和孔状结构
裂纹监测部位；所述导线环绕在孔状结构裂纹监测部位的外侧且导线的两端对
称竖直下垂，导线的两端均由电解铜箔包裹，所述焊点设置在导线的两端电解
铜箔中；在导线的环绕区域设有所述传感器的裂纹区；所述焊点通过引线与被
监测件连接。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海鹏，
申请(专利权)人：金翼安达航空科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11