混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器制造技术

混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，它涉及一种监测混凝土结构局部应力、应变的传感器，以解决目前混凝土结构局部监测传感器存在的测量精确度不高、测量参数单一的问题。本发明专利技术的四片网状金属电极互相平行固定在压敏水泥基材料中，每个网状金属电极都由导线引出到压敏水泥基材料的外表面，压敏水泥基材料为导电材料和水泥基材料的混合物，其组份按重量导电材料为０．０５～２０份，水泥基材料为８０～９９．９５份。在外侧的两片网状金属电极之间加直流电压，测量并计算内侧的两片网状金属电极之间的电压值，建立电压与压应力和压应变的关系曲线，可实现对被测点处与电极垂直方向的压应力和压应变的监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器，具体涉及一种监测混凝土结构局部应力、应变的传感器。
技术介绍
目前在土木建筑中广泛使用应变片来监测混凝土结构的应变，由于应变片的造价较高，安装工艺复杂，与混凝土相容性差，耐久性差，无法达到长期准确监测的目的。虽然最近已经有使用混凝土传感元件监测混凝土结构参数的装置，但也存在测量的精确度不高、测量参数单一的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决目前混凝土结构局部监测传感器存在的测量精确度不高、测量参数单一的问题，提供一种混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器。本专利技术由压敏水泥基材料1和网状金属电极2组成，四片网状金属电极2互相平行固定在压敏水泥基材料1中，每个网状金属电极2都由导线引出到压敏水泥基材料1的外表面，压敏水泥基材料1为导电材料和水泥基材料的混合物，其组份按重量导电材料为0.05～20份，水泥基材料为80～99.95份，所述的导电材料由短切碳纤维、碳纤维粉或碳黑或其中两种或三种组成。本专利技术的有益效果是掺入导电材料制成的水泥基复合材料在荷载的作用下体积电阻会产生有规律的变化，掺入导电材料的水泥基材料能够通过电阻率的变化感知自身的应力和应变，即具有压敏性。短切碳纤维、碳纤维粉、碳黑或者这些功能组分中几种的混合物与水泥基材料复合都具有这种压敏特性。在压敏水泥基材料中设置的四片网状金属电极，不仅能够监测混凝土结构的局部应力，还能对混凝土结构的局部应变进行监测，并且具有灵敏度高、耐久性、相容性好以及埋置成活率高等特点，这种传感器的灵敏度、稳定性和耐久性可以通过灵活的材料选择和精细的制备工艺得到保障，与用于混凝土结构局部监测的已有技术的传感器(如电阻应变片的应变传感灵敏系数仅为2～3)相比，该传感器的应变传感灵敏系数为50～700。本专利技术的一种应力传感器性能参数如下输入0～8MPa、输出0～10.8％、灵敏度1.35％/MPa、线性度4.17％、重复性4.05％、迟滞性3.61％，一种应变传感器性能参数如下输入0～476με、输出0～10.8％、灵敏度0.0227％/με、线性度4.16％、重复性4.06％、迟滞性3.62％，以上参数都大大优于同类技术的传感器。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图。具体实施例方式具体实施方式一参见图1，本实施方式由压敏水泥基材料1和网状金属电极2组成，四片网状金属电极2互相平行设置，将搅拌均匀的压敏水泥基材料1的浆料与四片网状金属电极2浇注成型为一体，每个网状金属电极2都由导线引出到压敏水泥基材料1的外表面，压敏水泥基材料1为导电材料和水泥基材料的混合物，其组份按重量导电材料为0.05～20份，水泥基材料为80～99.95份，所述的导电材料由短切碳纤维、碳纤维粉或碳黑或其中两种或三种组成，所述的水泥基材料为以水泥为胶凝材料的复合材料。在位于外侧的两片网状金属电极2之间加直流电压E，在位于内侧的两片网状金属电极2之间加电压表3，用电压表3测量并计算位于内侧的两片网状金属电极2之间的电压值，在垂直于四片网状金属电极2的方向施加压力，压力会使传感器产生应力、应变和电压的变化，建立电压与压应力和压应变的关系曲线，传感器在应用时埋入到被测混凝土结构中，通过测试电压信号可实现对被测点处与电极垂直方向的压应力和压应变的监测。下表是本专利技术的一种压敏水泥基传感器的性能指标。 具体实施方式二本实施方式与实施方式一的不同是导电材料由短切碳纤维和碳纤维粉组成，短切碳纤维和碳纤维粉的组份按重量比为1～2∶1～2。具体实施方式三本实施方式与实施方式一的不同是导电材料由碳纤维粉和碳黑组成，碳纤维粉和碳黑的组份按重量比为1～2∶1～2。具体实施方式四本实施方式与实施方式一的不同是导电材料由碳黑和短切碳纤维组成，碳黑和短切碳纤维组份按重量比为1～2∶1～2。具体实施方式五本实施方式与实施方式一的不同是导电材料由短切碳纤维、碳纤维粉和碳黑组成，短切碳纤维、碳纤维粉和碳黑的组份按重量比为1～2∶1～2∶1～2。权利要求1.混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，它由压敏水泥基材料(1)和网状金属电极(2)组成，四片网状金属电极(2)互相平行固定在压敏水泥基材料(1)中，每个网状金属电极(2)都由导线引出到压敏水泥基材料(1)的外表面，其特征在于压敏水泥基材料(1)由导电材料和水泥基材料组成，导电材料和水泥基材料的组份按重量导电材料为0.05～20份，水泥基材料为80～99.95份。2.根据权利要求1所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于导电材料由短切碳纤维、碳纤维粉或碳黑或其中的两种或三种组成。3.根据权利要求2所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于导电材料由短切碳纤维和碳纤维粉组成，短切碳纤维和碳纤维粉的组份按重量比为1～2∶1～2。4.根据权利要求2所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于导电材料由碳纤维粉和碳黑组成，碳纤维粉和碳黑的组份按重量比为1～2∶1～2。5.根据权利要求2所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于导电材料由碳黑和短切碳纤维组成，碳黑和短切碳纤维的组份按重量比为1～2∶1～2。6.根据权利要求2所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于导电材料由短切碳纤维、碳纤维粉和碳黑组成，短切碳纤维、碳纤维粉和碳黑的组份按重量比为1～2∶1～2∶1～2。7.根据权利要求1所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于在位于外侧的两片网状金属电极(2)之间加直流电压(E)，在位于内侧的两片网状金属电极(2)之间加电压表(3)。8.根据权利要求1所述的混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，其特征在于四片网状金属电极(2)与压敏水泥基材料(1)之间的固定是将均匀的压敏水泥基材料(1)的浆料与四片网状金属电极(2)浇注成型为一体。全文摘要混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，它涉及一种监测混凝土结构局部应力、应变的传感器，以解决目前混凝土结构局部监测传感器存在的测量精确度不高、测量参数单一的问题。本专利技术的四片网状金属电极互相平行固定在压敏水泥基材料中，每个网状金属电极都由导线引出到压敏水泥基材料的外表面，压敏水泥基材料为导电材料和水泥基材料的混合物，其组份按重量导电材料为0.05～20份，水泥基材料为80～99.95份。在外侧的两片网状金属电极之间加直流电压，测量并计算内侧的两片网状金属电极之间的电压值，建立电压与压应力和压应变的关系曲线，可实现对被测点处与电极垂直方向的压应力和压应变的监测。文档编号G01B7/16GK101050985SQ20071007216公开日2007年10月10日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日专利技术者欧进萍, 韩宝国, 关新春 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
混凝土结构局部监测压敏水泥基应力、应变传感器，它由压敏水泥基材料（１）和网状金属电极（２）组成，四片网状金属电极（２）互相平行固定在压敏水泥基材料（１）中，每个网状金属电极（２）都由导线引出到压敏水泥基材料（１）的外表面，其特征在于压敏水泥基材料（１）由导电材料和水泥基材料组成，导电材料和水泥基材料的组份按重量导电材料为０．０５～２０份，水泥基材料为８０～９９．９５份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧进萍，韩宝国，关新春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]