[實用新型]基于2-2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器

有效

• 申請號: 201721217193.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN208225914U
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 李應衛;姜清輝;馬永力;丁紹華
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01L41/083
• 分類號: H01L41/083;H01L41/113
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本實用新型公開了一種基于2?2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器，該剪應力傳感器包括2?2型水泥基壓電復合材料元件，以及2?2型水泥基壓電復合材料元件外依次包覆的封裝層、屏蔽層；2?2型水泥基壓電復合材料元件的正極和負極均通過導線引出至屏蔽層外與屏蔽線相連，屏蔽線還連接屏蔽層。所述元件包括水泥基壓電復合材料主體和電極，水泥基壓電復合材料主體由壓電陶瓷片和水泥基材片交替緊密排列構成，其最外層為壓電陶瓷片；壓電陶瓷片是通過對極化后的壓電陶瓷塊切割獲得，切割方向與壓電陶瓷塊的極化方向垂直。本實用新型傳感器靈敏度高、頻帶響應寬、抗干擾效果好，與混凝土結構相容性好，可應用于混凝土結構健康監測。

技術領域

本實用新型屬于水泥基壓電復合材料技術領域，尤其涉及一種基于2-2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器。

背景技術

水泥基壓電復合材料是近幾年發展起來的一種新型功能材料，具有壓電性能好、機電耦合性能突出、與混凝土材料力學、聲學性能匹配性好等特點，在土木工程結構的健康監測中具有潛在的應用前景。

目前研制的水泥基壓電復合材料傳感器克服了傳統傳感器與混凝土結構不相容的問題，靈敏度高且耐久性好，可用于混凝土結構內部應力應變等情況的監測。但目前尚無直接測量混凝土結構內部剪應力(即剪切波)的有效手段?；炷敛牧系目辜魪姸鹊?，在受力狀態下易發生剪切破壞，且混凝土的剪切破壞是一個典型的脆性破壞。所以，工作狀態下混凝土結構內部剪應力的測量對混凝土結構來說至關重要。開發能直接嵌入混凝土內部、直接用于混凝土內部剪應力測量的傳感器，特別是在地震、爆炸和沖擊等強動力荷載作用下的動態剪應力的測量具有重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的主要目的是提供一種適用于混凝土結構內部剪應力測量的基于2-2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器。

本實用新型提供的一種2-2型水泥基壓電復合材料元件，包括水泥基壓電復合材料主體和電極，所述水泥基壓電復合材料主體由壓電陶瓷片和水泥基材片交替緊密排列構成，所述水泥基壓電復合材料主體的最外層為壓電陶瓷片；所述壓電陶瓷片是通過對極化后的壓電陶瓷塊切割獲得，切割方向與壓電陶瓷塊的極化方向垂直。

進一步的，所述水泥基壓電復合材料主體中，壓電陶瓷柱所占體積比為20％～80％。

本實用新型提供的一種基于2-2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器，包括2-2型水泥基壓電復合材料元件，以及所述2-2型水泥基壓電復合材料元件外依次包覆的封裝層、屏蔽層；所述2-2型水泥基壓電復合材料元件的正極和負極均通過導線引出至屏蔽層外與屏蔽線相連，所述屏蔽線還連接屏蔽層。

進一步的，所述2-2型水泥基壓電復合材料元件包括水泥基壓電復合材料主體和電極，所述水泥基壓電復合材料主體由壓電陶瓷片和水泥基材片交替疊加構成，所述水泥基壓電復合材料主體的最外層為壓電陶瓷片；所述壓電陶瓷片是通過對極化后的壓電陶瓷塊切割獲得，切割方向與壓電陶瓷塊的極化方向垂直。

和現有技術相比，本實用新型具有如下優點和有益效果：

本實用新型傳感器靈敏度高、頻帶響應寬、抗干擾效果好，且與混凝土結構相容性好?？蓪⒈緦嵱眯滦蛡鞲衅髀袢牖炷两Y構內部或粘貼于混凝土結構表面，測量混凝土結構的剪應力，對水泥基壓電復合材料在混凝土結構健康監測中的應用具有重要意義。

附圖說明

圖1為2-2型水泥基壓電復合材料元件具體的制備工藝示意圖；

圖2為基于2-2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器具體的結構示意圖；

圖3為圖2中剪應力傳感器的剖視圖；

圖4為基于2-2型水泥基壓電復合材料的剪應力傳感器具體的制備工藝示意圖。