用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构，其特征是：在CFRP筋中设置各电极，包括两个端电极和两个内部电极，设置检测电路，是在两个端电极之间接入恒流电源，并在恒流电源的电流输出回路中串联设置电流表；在两个内部电极之间设置电压检测回路，电压检测回路中设置电压表；根据检测电路的检测信号计算获得在CFRP筋受到轴向力时，CFRP筋因轴向变形导致的本体电阻的变化值，判断CFRP筋的应力状态，实现针对CFRP筋的应力状态的实时监测。

【技术实现步骤摘要】
用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构
本技术涉及用于指示材料电阻及其电阻变化值的多电极传感器结构，尤其是一种用于精确识别FRP导电复合材料的电阻值及电阻值变化，从而监测材料受力情况的传感器及CFRP筋的制作方法，用于实施结构监测。
技术介绍
目前，对于低电导率的导电复合材料，一般使用直流两端电极法进行电阻测试，虽然在测试过程中存在有电极与导电复合材料的接触电阻，但其影响较小。但是，对于具有中或较高电导率的导电复合材料而言，两端电极法中的电极接触电阻对其电导率测试值影响显著。为消除两端电极法接触电阻对测量结果的影响，可将监测电路设计为电压极与电流极不重合的形式，最常见的为四电极电路。CFRP为公知的高导电率材料，使用两电极法测试其电阻存在较大误差。但若设计为多电极，一般需要存在更多的断面，用于设置电极；但是对于使用连续纤维(以CFRP为例)的构件，如何在不削弱连续纤维承载力的条件下设置多电极，一直未得到有效解决。
技术实现思路
本技术是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构；将其应用在CFRP筋的构件中，避免CFRP筋出现中间断面，以期不仅能精确地测出CFRP筋电阻及其变化值，而且能保障CFRP筋不存在纤维断面，保障其承载力，实现CFRP筋受力与受力监测的一体化。本技术为解决技术问题采用如下技术方案：本技术用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构的特点是：在CFRP筋中设置各电极，包括端电极和内部电极，所述端电极是一一对应分处在CFRP筋的左右两端的第一电极和第二电极；所述内部电极是设置在所述CFRP筋的内部、且一一对应分处在不同轴向位置上的第三电极和第四电极；设置检测电路，是在第一电极和第二电极之间接入恒流电源，并在恒流电源的电流输出回路中串联设置电流表；在第三电极和第四电极之间设置电压检测回路，在所述电压检测回路中设置电压表；根据电流表和电压表的检测信号计算获得在CFRP筋受到轴向力时，CFRP筋因轴向变形导致的本体电阻的变化值，并以此判断CFRP筋的应力状态，实现针对CFRP筋的应力状态的实时监测。本技术用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构的特点也在于：所述CFRP筋为多片薄片状CFRP纤维基体的层叠结构，相邻薄片状CFRP纤维基体之间，分别对应于第三电极和第四电极所在位置处，是以导电胶相互粘接，形成内部电极；在所述内部电极以外的位置上，相邻薄片状CFRP纤维基体之间是以树脂胶粘接形成CFRP筋本体；所述第一电极和第二电极是在所述CFRP筋本体的端面利用导电胶粘接铜片，形成端电极。与已有技术相比，本技术有益效果体现在：本技术能有效保障CFRP筋发挥高强承载力，消除了四电极电路的接触电阻，对于CFRP筋能够实施更加准确的实时监测，其结构简单、易于实施。附图说明图1为本技术四电极传感结构示意图；图2为本技术检测电路原理图；图3为本技术中CFRP筋的制作中的平面基板示意图；图4为本技术中单片薄片状CFRP纤维基体示意图；图中标号：11第一电极，12第二电极，13第三电极，14第四电极，21平面基板，22为CFRP纤维束，23胶带，24玻璃条，25薄片状CFRP纤维基体，3电流表，4电压表，5恒流电源，6为CFRP筋。具体实施方式参见图1和图2，本实施例中用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构是：在CFRP筋中设置各电极，包括端电极和内部电极，端电极是一一对应分处在CFRP筋的左右两端的第一电极11和第二电极12；内部电极是设置在CFRP筋的内部、且一一对应分处在不同轴向位置上的第三电极13和第四电极14。设置检测电路，是在第一电极11和第二电极12之间接入恒流电源5，并在恒流电源5的电流输出回路中串联设置电流表3；在第三电极13和第四电极14之间设置电压检测回路，在电压检测回路中设置电压表4；根据电流表3和电压表4的检测信号计算获得在CFRP筋6受到轴向力时，CFRP筋因轴向变形导致的本体电阻的变化值，并以此判断CFRP筋的应力状态，实现针对CFRP筋的应力状态的实时监测。具体实施中，CFRP筋为多片薄片状CFRP纤维基体的层叠结构，相邻薄片状CFRP纤维基体之间，分别对应于第三电极13和第四电极14所在位置处，是以导电胶相互粘接，形成内部电极；在内部电极以外的位置上，相邻薄片状CFRP纤维基体之间是以树脂胶粘接形成CFRP筋本体；第一电极11和第二电极12是在CFRP筋本体的端面利用导电胶粘接铜片，形成端电极。本实施例中，CFRP筋的制备方法是按如下步骤进行：步骤1、以平面基板21为模板，将CFRP纤维束22张拉并平铺固定于平面基板上，可以是利用胶带23在两端进行固定，在各内部电极所在位置处设置玻璃条24进行覆盖；步骤2、在平面基板上连同CFRP纤维束涂刷树脂胶，经养护使树脂胶固结，脱模并去掉玻璃条即得薄片状CFRP纤维基体25；步骤3、在薄片状CFRP纤维基体上，对应于内部电极所在位置处涂布导电胶，多片薄片状CFRP纤维基体进行层叠，使得分别对应于第三电极13和第四电极14所在位置处由导电胶相互粘接，导电胶固结即成型为内部电极，形成具有内部电极的层叠状CFRP筋；步骤4、针对层叠状CFRP筋，在内部电极以外的位置上，相邻薄片状CFRP纤维基体之间利用树脂胶进行粘接形成CFRP筋本体；步骤5、在CFRP筋本体的左右两端面上，利用导电胶粘接铜片形成端电极，完成具有内部电极和端电极的CFRP筋的制作。本实施例中，CFRP筋的制备方法，其特征是：步骤1中，在平面基板上间隔排布有多道CFRP纤维束，针对多道CFRP纤维束经过步骤2的制作并经剪切可以同时获得多片薄片状CFRP纤维基体。本技术中的内部电极也可以间隔设置为三只或四只，针对不同的位置上的内部电极建立多个检测电路，可以实现检测数据的互校，提高检测可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构，其特征是：在CFRP筋中设置各电极，包括端电极和内部电极，所述端电极是一一对应分处在CFRP筋的左右两端的第一电极(11)和第二电极(12)；所述内部电极是设置在所述CFRP筋的内部、且一一对应分处在不同轴向位置上的第三电极(13)和第四电极(14)；设置检测电路，是在第一电极(11)和第二电极(12)之间接入恒流电源(5)，并在恒流电源(5)的电流输出回路中串联设置电流表(3)；在第三电极(13)和第四电极(14)之间设置电压检测回路，在所述电压检测回路中设置电压表(4)。

【技术特征摘要】
1.一种用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构，其特征是：在CFRP筋中设置各电极，包括端电极和内部电极，所述端电极是一一对应分处在CFRP筋的左右两端的第一电极(11)和第二电极(12)；所述内部电极是设置在所述CFRP筋的内部、且一一对应分处在不同轴向位置上的第三电极(13)和第四电极(14)；设置检测电路，是在第一电极(11)和第二电极(12)之间接入恒流电源(5)，并在恒流电源(5)的电流输出回路中串联设置电流表(3)；在第三电极(13)和第四电极(14)之间设置电压检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕文文，夏文明，张赫，陈平，黄景新，刘冯，吴晓锋，邹文，尹标，宋宝吉，刘荣桂，延永东，李十泉，
申请(专利权)人：中铁四局集团第四工程有限公司，中铁四局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34