一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，本发明专利技术通过碳纳米管作为传感器应用到材料的结构健康监测，可以实现对产品的表面、内部的裂纹进行实时监测，指导工程技术人员及时做出反应，而大多数的现有产品基本上是发现结构零件有损坏才开始检测，往往导致重大的工程事故发生，严重损害了人们的生命财产安全，利用碳纳米管作为传感器进行实时的、全方位的结构健康监测能够有效的提高工作效率，保护人们的生命、财产安全。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统
本专利技术涉及复合材料结构健康监测系统
，尤其涉及一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统。
技术介绍
目前，对于钢结构内部裂纹的监测很困难，没有哪一种技术能够很灵敏的监测到钢结构内部微小的裂纹，这对钢材的使用存在很大的隐患，目前市场上已有用于复合材料结构损伤周期性连续检测的技术，主要包括金属导线应变传感器、光纤传感器、压电传感器，但因为在监测过程中需要大量布线，数据分析复杂，影响使用，所以都没有得到大规模的工程应用。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管复合材料结构利用金属裂纹的萌生、扩展时金属内部原子的运动而产生的电信号的变化，通过碳纳米管，利用其电子隧道效应产生的电信号的变化来反映材料的结构健康状况。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接。优选的，所述力学测试装置包括固定装置和拉力计，其中固定装置用于固定碳纳米管传感器，拉力计用于对碳纳米管传感器提供测试力。优选的，所述碳纳米管传感器包括碳纳米管、聚合物和金属材料，碳纳米管通过分散混合的方式与聚合物相融合，且碳纳米管通过嵌入、贴覆的方式与金属材料相连接。优选的，所述数据采集模块包括高灵敏电流表、变阻器以及恒压电源，其中高灵敏电流表、变阻器和恒压电源相串联，且高灵敏电流表与碳纳米管传感器相串联。优选的，所述数据传递模块通过网线或者无线网络与数据接收模块相连接，且数据接收模块通过网线或者无线网络与计算机相连接。优选的，所述移动终端模块包括手机或者平板电脑，且移动终端模块通过无线网络与计算机以及云存储模块相连接。优选的，所述云存储模块用于存储计算机数据分析结果和实时数据。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过碳纳米管作为传感器应用到材料的结构健康监测，可以实现对产品的表面、内部的裂纹进行实时监测，指导工程技术人员及时做出反应，而大多数的现有产品基本上是发现结构零件有损坏才开始检测，往往导致重大的工程事故发生，严重损害了人们的生命财产安全，利用碳纳米管作为传感器进行实时的、全方位的结构健康监测能够有效的提高工作效率，保护人们的生命、财产安全；2、本系统中的碳纳米管传感器，具有较高的灵敏度、优异的电学、力学性能，将其复合到材料中甚至可以达到提高材料强度和韧性的效果，是其它传感器所不能比拟的；3、云存储模块和移动终端模块能够有效的提高系统的灵活性，可以远程对系统进行跟踪或者操控，提高了实时监测的效果。附图说明图1为本专利技术提出的一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统的原理图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1，一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接，所述力学测试装置包括固定装置和拉力计，其中固定装置用于固定碳纳米管传感器，拉力计用于对碳纳米管传感器提供测试力，所述碳纳米管传感器包括碳纳米管、聚合物和金属材料，碳纳米管通过分散混合的方式与聚合物相融合，且碳纳米管通过嵌入、贴覆的方式与金属材料相连接，所述数据采集模块包括高灵敏电流表、变阻器以及恒压电源，其中高灵敏电流表、变阻器和恒压电源相串联，且高灵敏电流表与碳纳米管传感器相串联，所述数据传递模块通过网线或者无线网络与数据接收模块相连接，且数据接收模块通过网线或者无线网络与计算机相连接，所述移动终端模块包括手机或者平板电脑，且移动终端模块通过无线网络与计算机以及云存储模块相连接，所述云存储模块用于存储计算机数据分析结果和实时数据。本实施例中，本系统使用时，通过本专利技术通过力学测试装置对碳纳米管传感器进行测试，纳米管传感器能够将微小的力学差异转换为电信号显示出来，通过数据采集模块中的高灵敏电流表对数据进行采集，再通过数据传递模块和数据接收模块将数据传递到计算机，计算机对数据进行比对分析，可以实现对碳纳米管复合材料结构进行健康监测，云存储模块和移动终端模块能够有效的提高系统的灵活性，可以远程对系统进行跟踪或者操控，提高了实时监测的效果，碳纳米管作为传感器应用到材料的结构健康监测，可以实现对产品的表面、内部的裂纹进行实时监测，指导工程技术人员及时做出反应，而大多数的现有产品基本上是发现结构零件有损坏才开始检测，往往导致重大的工程事故发生，严重损害了人们的生命财产安全，利用碳纳米管作为传感器进行实时的、全方位的结构健康监测能够有效的提高工作效率，保护人们的财产安全，本系统中的碳纳米管传感器，具有较高的灵敏度、优异的电学、力学性能，将其复合到材料中甚至可以达到提高材料强度和韧性的效果，是其它传感器所不能比拟的。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，其特征在于，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，包括力学测试装置、碳纳米管传感器、数据采集模块、数据传递模块、数据接收模块、计算机、云存储模块和移动终端模块，其特征在于，所述力学测试装置的输出端与碳纳米管传感器的输入端相连接，碳纳米管传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端与数据传递模块的输入端相连接，数据传递模块的输出端与数据接收模块的输入端相连接，数据接收模块的输出端与计算机的输入端相连接，计算机、云存储模块和移动终端模块之间相互连接。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，其特征在于，所述力学测试装置包括固定装置和拉力计，其中固定装置用于固定碳纳米管传感器，拉力计用于对碳纳米管传感器提供测试力。3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合材料结构健康监测系统，其特征在于，所述碳纳米管传感器包括碳纳米管、聚合物和金属材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴颖，孙舒，孟庆涛，李志华，刘云川，郑玉，徐艳虎，富立，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：河北,13