[實用新型]帶溫度測量功能的壓電智能骨料

有效

• 申請號: 201320348365.4
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN203310536U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 孫威;閻石;張鶯;孟憲宏
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 李宇彤

技術領域

本實用新型涉及混凝土結構裂縫損傷監測技術領域，特別涉及一種具有帶溫度測量功能的壓電智能骨料。

背景技術

混凝土材料以其優越的性能被廣泛用于各類工程結構的建設。近年來，混凝土結構開始向大型化、復雜化的方向發展。高層建筑、大跨度橋梁以及水利電力設施等大型混凝土結構不斷涌現，這些重要的工程結構在國家經濟建設中占據著重要的地位。但是混凝土易開裂的特性會導致工程結構的可靠性降低，帶來結構安全隱患。一旦在服役期間出現嚴重事故，將會給國家造成巨大損失。因此，應對大型混凝土結構采取適當的裂縫監測措施，消除可能出現的安全隱患。

近年來，壓電智能材料作為結構健康監測的智能材料逐漸受到重視。它具有響應快、造價低、易加工、能耗低、線性好等特點和傳感、驅動的功能。其中壓電陶瓷材料的混凝土結構裂縫損傷監測，更是成為了當前土木工程領域新的研究熱點。但是，壓電陶瓷片有易碎、直接埋入混凝土內部容易損壞的特點，故在現有技術中，將壓電陶瓷片封裝成智能骨料的形式不僅可以有效保護壓電陶瓷片，又不會對結構整體性能造成影響。

但是，目前的研究成果表明，壓電陶瓷片監測數據的穩定性受溫度影響較大。因此，如何在混凝土裂縫監測過程中同時測得溫度，從而對監測數據進行修正已經成為該領域中一個亟待解決的問題。解決這一問題的關鍵就是使已有的智能骨料封裝技術帶有溫度測量功能，以便進一步提出壓電陶瓷監測數據的溫度修正措施。

發明內容

為了解決當前壓電陶瓷片的智能骨料封裝不具備溫度測量的功能，本實用新型提出一種具有溫度測量功能的新型壓電智能骨料封裝?；谠撔滦椭悄芄橇戏庋b，可進一步提出壓電陶瓷傳感片裂縫損傷監測數據的溫度修正方法。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

該智能骨料包括壓電陶瓷片、熱敏電阻、環氧樹脂封裝層、導線以及外模；壓電陶瓷片位于智能骨料的內部中心位置，熱敏電阻位于智能骨料的一端，它們分別與導線焊接；環氧樹脂封裝層最終固化于外模中。所述的外模由白鋼管加工而成，截面為圓形或方形，截面直徑或邊長在3.0cm~4.0cm之間，外模高度在2.0cm~4.0cm之間，白鋼外模適配位置開導線穿孔，直徑0.5cm~0.8cm。所述的導線為四芯屏蔽導線。所述的環氧樹脂封裝層注于外模內，且無需做脫模處理。

帶溫度測量功能的壓電智能骨料，包括：壓電陶瓷片、熱敏電阻、環氧樹脂封裝層、導線及智能骨料外模。

本實用新型在于：壓電陶瓷片位于智能骨料的內部中心位置，熱敏電阻位于智能骨料的一端，它們分別與導線焊接。智能骨料的封裝層最終固化于智能骨料外模中。

本實用新型還在于，所涉及的智能骨料外模在封裝層成型后不做脫模處理，而是永久保留在封裝層外部。

所述的封裝層材料為環氧樹脂。

所述的外模由白鋼管加工而成，截面為圓形或方形。截面直徑或邊長在3.0cm~4.0cm之間，外模高度在2.0cm~4.0cm之間。白鋼模適配位置開導線穿孔，直徑0.5cm~0.8cm。

所述的導線為四芯屏蔽導線，屏蔽網絲與智能骨料外模內側焊接。

本發明與現有技術相比具有下列優點：

本發明實現了在混凝土裂縫監測過程中同時測量溫度的功能，通過進一步提出監測數據的溫度修正方法，解決了溫度對監測數據穩定性影響較大的問題。

壓電陶瓷傳感器采集數據的穩定性受溫度影響較大，如何能夠在混凝土裂縫監測過程中，摒除掉溫度對監測數據造成的影響已經成為目前該領域中一個亟待解決的問題。本實用新型在已有技術的基礎上增加了溫度測量功能，可進一步提出監測數據的溫度修正方法。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種實施方式立體結構示意圖；

圖2是本實用新型外模的一種實施方式立體結構示意圖；

圖3是本發明去封裝層后的立體結構示意圖；

圖4是本實用新型圖1的左剖結構示意圖。

圖中，1-外模，2-環氧樹脂封裝層，3-導線，4-壓電陶瓷片，5-導線穿孔，6-熱敏電阻，7-導線屏蔽絲網，8-導線內芯，9-導線內芯。

具體實施方式

下面參照附圖對本實用新型進行詳細說明。

如圖1~4所示，帶溫度測量功能的智能骨料主要由外模1、環氧樹脂封裝層2、壓電陶瓷片4以及熱敏電阻6組成。制作時，將壓電陶瓷片4以及熱敏電阻6至于外模1內，并與導線內芯8、9焊接連接。將導線屏蔽絲網7與外模1內壁焊接。將導線從鋼模導線穿孔5中穿出，并向外模1內注入環氧樹脂封裝材料2，待其硬化后制作完成。

將本實用新型固定于混凝土試件內部，澆筑混凝土時，將本實用新型埋于混凝土試件內部，再與相關儀器相連接，即可實現混凝土結構損傷監測以及溫度測量。壓電陶瓷片4可用于發射和接收監測信號，熱敏電阻6用于測溫。