The invention discloses a 3 cement based piezoelectric composite shear stress sensor and preparation method based on 1, the shear stress sensor consists of 1 3 cement based piezoelectric composite element, and the 1 3 cement based piezoelectric composite element outside coated layer, packaging the shielding layer; 1 3 cement based piezoelectric composite element cathode and anode through the wires to the shielding layer and a shielding line connected, shielding line connecting the shielding layer. The element includes a cement based piezoelectric composite body and electrode, wherein, the cement based piezoelectric composite body composed of piezoelectric ceramic column composed of piezoelectric ceramic column array and filling pressure cement base piezoelectric ceramic column; piezoelectric Tao Cizhu array is based on the polarization of piezoelectric ceramic cutting. The cutting direction and the piezoelectric ceramic piece is perpendicular to the direction of polarization. The sensor has high sensitivity, wide band response, good anti-interference effect and good compatibility with concrete structure. It can be used for health monitoring of concrete structures.
【技术实现步骤摘要】
基于1-3型水泥基压电复合材料的剪应力传感器及制备方法
本专利技术属于水泥基压电复合材料
,尤其涉及一种基于1-3型水泥基压电复合材料的剪应力传感器及制备方法。
技术介绍
水泥基压电复合材料是近几年发展起来的一种新型功能材料,具有压电性能好、机电耦合性能突出、与混凝土材料力学、声学性能匹配性好等特点,在土木工程结构的健康监测中具有潜在的应用前景。目前研制的水泥基压电复合材料传感器克服了传统传感器与混凝土结构不相容的问题,灵敏度高且耐久性好,可用于混凝土结构内部应力应变等情况的监测。但目前尚无直接测量混凝土结构内部剪应力(即剪切波)的有效手段。混凝土材料的抗剪强度低,在受力状态下易发生剪切破坏,且混凝土的剪切破坏是一个典型的脆性破坏。所以,工作状态下混凝土结构内部剪应力的测量对混凝土结构来说至关重要。开发能直接嵌入混凝土内部、直接用于混凝土内部剪应力测量的传感器,特别是在地震、爆炸和冲击等强动力荷载作用下的动态剪应力的测量具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种适用于混凝土结构内部剪应力测量的基于1-3型水泥基压电复合材料的剪应力传感器及制备方法。本专利技术提供的一种1-3型水泥基压电复合材料元件,包括水泥基压电复合材料主体和电极,所述水泥基压电复合材料主体由压电陶瓷柱构成的压电陶瓷柱阵列和充填于压电陶瓷柱间的水泥基材构成;所述压电陶瓷柱阵列是通过对极化后的压电陶瓷块切割获得,切割方向与压电陶瓷块的极化方向垂直。进一步的,所述水泥基压电复合材料主体中,压电陶瓷柱所占体积比为20%~80%。作为优选,所述水泥基材由粉煤灰、水泥和水混合得 ...
【技术保护点】
一种1‑3型水泥基压电复合材料元件,包括水泥基压电复合材料主体和电极,其特征是:所述水泥基压电复合材料主体由压电陶瓷柱构成的压电陶瓷柱阵列和充填于压电陶瓷柱间的水泥基材构成;所述压电陶瓷柱阵列是通过对极化后的压电陶瓷块切割获得,切割方向与压电陶瓷块的极化方向垂直。
【技术特征摘要】
1.一种1-3型水泥基压电复合材料元件,包括水泥基压电复合材料主体和电极,其特征是:所述水泥基压电复合材料主体由压电陶瓷柱构成的压电陶瓷柱阵列和充填于压电陶瓷柱间的水泥基材构成;所述压电陶瓷柱阵列是通过对极化后的压电陶瓷块切割获得,切割方向与压电陶瓷块的极化方向垂直。2.如权利要求1所述1-3型水泥基压电复合材料元件,其特征是:所述水泥基压电复合材料主体中,压电陶瓷柱所占体积比为20%~80%。3.如权利要求1所述1-3型水泥基压电复合材料元件,其特征是:所述水泥基材由粉煤灰、水泥和水混合得到,其中,粉煤灰和水泥的质量比为(0.05~0.5):1,水灰比为(0.2~0.7):1。4.一种基于1-3型水泥基压电复合材料的剪应力传感器,其特征是,包括:权利要求1~3中任一项所述1-3型水泥基压电复合材料元件,以及所述1-3型水泥基压电复合材料元件外依次包覆的封装层、屏蔽层;所述1-3型水泥基压电复合材料元件的正极和负极均通过导线引出至屏蔽层外与屏蔽线相连,所述屏蔽线还连接屏蔽层。5.如权利要求4所述的基于1-3型水泥基压电复合材料的剪应力传感器,其特征是:所述封装层的配方包括环氧树脂、粉煤灰、水泥、固化剂和水,其中,环氧树脂、粉煤灰和水泥为主要封装材料;环氧树脂、粉煤灰和水泥的质量比为(0.5~1):(0.05~0.5):1;环氧树脂和固化剂的质量比为(1~4):1;水和主要封装材料的质量比为(0.2~0.7):1。6.如权利要求4所述的基于1-3型水泥基压电复合材料的剪应力传感器,其特征是:所述屏蔽层的配方包括石墨粉、水泥和水,其中,石墨粉和水泥为主要屏蔽材料,石墨粉和水...
【专利技术属性】
技术研发人员:李应卫,姜清辉,马永力,丁绍华,
申请(专利权)人:武汉大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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