一种多维杆结构的阵列式压力传感器及集成方法技术

本发明专利技术涉及一种多维杆结构的阵列式压力传感器包括：多个多维杆传感器和导线，如附图所示；多维杆传感器一般包括3至8个杆，杆的材料为柔性压电材料，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号；导线将单个多维杆传感器连接成一个二维或三维的阵列式传感器；传感器产生的信号由导线引出；它集成方法是阵列式传感器需在复合材料制造过程中，埋在复合材料结构中。本传感器可以检测结构应力应变的变化，从而能够检测结构发生破坏的部位，实现结构的安全服役。

Array type pressure sensor of multi bar structure and integrated method

The invention relates to an array type pressure sensor is a multi pole structure includes a plurality of multi sensor and wire rod, as shown in the drawings; multidimensional rod sensor consists of 3 to 8 bar, rod material for flexible piezoelectric materials, tension, compression or tension compression load will produce wires of the signal; a single multi rod sensor connected into a 2D or 3D sensor array; signal generated by the sensor wires; it is the integrated method of sensor array in composite manufacturing process, embedded in composite material and structure. The sensor can detect the change of the stress and strain of the structure, so that it can detect the damaged parts of the structure and realize the safe service of the structure.

【技术实现步骤摘要】
一种多维杆结构的阵列式压力传感器及集成方法
本专利技术属于压力传感器技术，具体涉及一种多维杆结构的阵列式压力传感器。
技术介绍
目前基于智能结构应力的技术得到大量发展，它通过将传感系统埋入或粘贴在主体复合材料结构中作为神经系统，同时引入信号信息处理技术，使其能够感知和预报结构内部的变形、缺陷、损伤、腐蚀和失效等一系列结构的非健康状态。结构健康监测概念的提出，将把广泛使用的离线、静态、被动的材料与结构的损伤检测，转变为在线、动态、主动的健康状况的监测，从而将大大提高结构的安全性，延长结构寿命，降低结构维护费用。像工程结构在长期工作状态下往往处于较恶劣的环境中，必须满足耐久性、稳定性、结构相容性等要求，智能传感材料的出现，如光纤、薄膜类压电材料、形状记忆合金、碳纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝等新的传感器手段在复合材料结构上得到大量的应用。但是这些集成手段会影响复合材料的层间结合强度，需要实现应力应变的检测又不会大幅降低复合材料的层间结合力。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种多维杆结构的阵列式压力传感器。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种多维杆结构的阵列式压力传感器包括：多个多维杆传感器和导线，如图1所示。所述多维杆传感器一般包括3至8个杆，杆呈空间排布，单个多维杆传感器上每个杆有一根导线引出信号。所述的单个杆的材料为压电材料，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号。所述导线是将单个多维杆传感器连接成一个二维或三维的阵列式传感器，三维的传感器示意图见图5。传感器产生的信号由导线引出。其集成方法是阵列式传感器需在复合材料制造过程中，埋在复合材料结构中。上述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，其中所述的阵列式传感器的排列和布置要和复合材料平板结构检测位置相匹配，可以做成梯形、矩形等形状。根据监测结构的形状设置阵列式传感器的阵列的形状、行列间布置传感器的数量、行列间传感器的间距，还可以根据监测结构的厚度和传感器大小设置几个传感器组，用以在厚度方向上监测结构的受力。上述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，其中所述的多维杆传感器可以是整体成形，也可以是利用单个杆利用导电胶粘在一起。上述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，其中所述的多维杆传感器与导线的连接可使用传统的引线键合技术。集成方式首先根据复合材料结构监测部位的形状、能够承受的安装传感器之后允许的损失的强度和结构要求的监测应力精度，设计压力阵列式传感器的外形和阵列行间距和列间距；第二步在复合材料铺设制造的过程中，将阵列传感器埋在复合材料中；最后把将传感器的引线接入信息处理系统。有益效果：多维杆结构的阵列式压力传感器集成多维杆阵列式传感器，不影响复合材料结构的力学性能，在复合材料结构上集成传感器，使得复合材料结构在服役过程中的受力情况得到实时监测，可以更好地更安全地使用与服役。附图说明图1是本专利技术专利多维杆结构的阵列式压力传感器示意图(轴测图)；图2是单个六维杆传感器结构示意图；图3是单个三维杆传感器结构示意图；图4是单个五维杆传感器结构示意图；图5是单个五维杆传感器结构示意图；图6多层六维杆阵列式传感器示意图；图7实施例一机翼的阵列式传感器布置示意图；图8实施例二桶形件的阵列式传感器布置示意图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：实施例一本实施例所述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，应用于复合材料机翼结构，其复合材料壁厚为12mm。所述多维杆阵列式传感器11由组成10x32阵列的多维杆传感器112和导线111组成；所述多维杆传感器112，见图2，其长度为3mm，包括8个杆，杆呈空间直角坐标状排布，单个多维杆传感器112上引出8根线与导线111连接；所述的单个杆的材料为PVDF压电材料，其直径为1.5mm，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号。所述导线将单个多维杆传感器连接成一个8x30二维的阵列式传感器，见图7。实施例一的集成方式本实施例所述阵列式传感器的形状做成与机翼传感位置轮廓外形，其间距和排距与复合材料机翼检测部位的尺寸相协调；在复合材料承力结构部件的铺设过程中，将阵列式传感器铺设纤维和树脂上，然后再接着铺纤维和树脂，使多维杆传感器埋在复合材料里面，埋的深度为厚度的1/2位置。然后将多维杆传感器的引线接出来，传感器产生的信号由导线引出。实施例二本实施例所述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，应用于复合材料机身结构，其复合材料壁厚为15mm。所述阵列式传感器11由多个排成阵列的多维杆传感器112组成，其高度为3mm，这个多维杆传感器包括3个杆，杆呈空间直角坐标状排布，见图4，单个多维杆传感器上引出3根接线导线111连接，所述的单个杆的材料为压电材料，其直径为1.5mm，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号。所述导线将单个多维杆传感器连接成一个桶形的阵列式传感器。所述的桶形阵列周向上布置9个，在纵向上布置10层，见图8；在复合材料桶型件承力结构部件的铺设过程中，将阵列式传感器铺设纤维和树脂上，将多维杆传感器的引线接出来，然后再接着铺纤维和树脂，使多维杆传感器埋在复合材料里面，引线接口在外面。实施例二的集成方式所述阵列式传感器的铺在飞机机身的筒体或飞船的桶体轮结构中，其间距和排距与复合材料筒体的检测部位的尺寸相协调；在复合材料承力结构部件的铺设过程中，将阵列式传感器铺设纤维和树脂上，将多维杆传感器的引线接出来，然后再接着铺纤维和树脂，使多维杆传感器埋在复合材料里面。传感器产生的信号由导线引出。所述实施例只是上述技术方案的组合之一，实际运用过程中，不同的阵列排布方式、不同多维杆本身的空间布置方式和不同的导线连接方式等不同的组合，均在本专利的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多维杆结构的阵列式压力传感器包括：多个多维杆传感器和导线，如图1所示；所述多维杆传感器一般包括3至8个杆，杆呈空间排布，单个多维杆传感器上每个杆有一根导线引出信号；所述的单杆的材料为柔性压电材料，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号，杆的末端需做成锥形；所述导线是将单个多维杆传感器连接成一个二维或三维的阵列式传感器；传感器产生的信号由导线引出；其集成方法是阵列式传感器需在复合材料制造过程中，埋在复合材料结构中。

【技术特征摘要】
1.一种多维杆结构的阵列式压力传感器包括：多个多维杆传感器和导线，如图1所示；所述多维杆传感器一般包括3至8个杆，杆呈空间排布，单个多维杆传感器上每个杆有一根导线引出信号；所述的单杆的材料为柔性压电材料，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号，杆的末端需做成锥形；所述导线是将单个多维杆传感器连接成一个二维或三维的阵列式传感器；传感器产生的信号由导线引出；其集成方法是阵列式传感器需在复合材料制造过程中，埋在复合材料结构中。2.根据权利要求1所述的多维杆结构的阵列式压力传感器，其特征在于所述的多维杆传感器长度最大不应超过复合材料板厚的2/3。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨力，徐鑫良，
申请(专利权)人：杨力，徐鑫良，
类型：发明
国别省市：北京,11