[實(shí)用新型]電容傳感器和應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821061924.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208833260U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·帕帕拉多;A·彭尼西;E·圭德蒂;A·多里亞尼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/24
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/24;G01L1/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

本申請(qǐng)涉及電容傳感器和應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)。一種用于監(jiān)測(cè)作用在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力的電容傳感器，并且該電容傳感器具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)設(shè)置有限定傳感器的上外表面的上導(dǎo)電層。下導(dǎo)電層限定下外表面。絕緣材料的至少第一結(jié)構(gòu)層與上導(dǎo)電層接觸，并且絕緣材料的至少第二結(jié)構(gòu)層與下導(dǎo)電層接觸。至少第一板層由導(dǎo)電材料制成并且至少第二板層由導(dǎo)電材料制成，在第一板層和第二板層之間插入至少一個(gè)介電層，以在傳感器的多層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部限定至少一個(gè)檢測(cè)電容器。上導(dǎo)電層和下導(dǎo)電層共同限定電磁屏蔽，以用于屏蔽檢測(cè)電容器，從而防止源自電容傳感器外部的電磁干擾。由此提供電容傳感器和應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)的改進(jìn)方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本解決方案涉及一種用于監(jiān)測(cè)諸如建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等的建筑結(jié)構(gòu)的狀態(tài)的電容壓力傳感器。

背景技術(shù)

下面參考由混凝土制成的建筑結(jié)構(gòu)作為優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，本解決方案原則上適用于各種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的部件，特別是由在制造或生產(chǎn)時(shí)部分為液體或流體并且隨后要在其中進(jìn)行硬化的材料制成的那些結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的部件，其中需要隨時(shí)監(jiān)控這些結(jié)構(gòu)的健康狀況和應(yīng)力。

眾所周知，認(rèn)為有必要隨時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估由建筑業(yè)生產(chǎn)的諸如隧道、橋梁或天橋的結(jié)構(gòu)的健康狀況，以防止發(fā)生裂縫和事故。特別地，必須監(jiān)測(cè)所支撐的載荷以及可能作用于構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的材料的任何特殊應(yīng)力、力或應(yīng)變。

一些當(dāng)前的非破壞性評(píng)估(NDE)技術(shù)使用傳感器，例如通過(guò)機(jī)械、光學(xué)或磁性原理操作的該傳感器固定在待監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)外部，間接測(cè)量作用在結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力，通過(guò)與其他可測(cè)量的變量(傾斜，變形等)相關(guān)聯(lián)地考慮該應(yīng)力。例如，已經(jīng)提出使用從外部安裝在待監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)上的引伸計(jì)來(lái)進(jìn)行變形的間接測(cè)量。

然而，通常，這些傳感器體積大、成本高并且容易出錯(cuò)。通常還需要復(fù)雜的電子接口來(lái)處理所獲取的信息并將其與待監(jiān)測(cè)的力和應(yīng)力相關(guān)聯(lián)。

其他已知的解決方案提供了嵌入待監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)中的例如陶瓷傳感器的合適傳感器的使用。然而，在這種情況下，如果傳感器沒(méi)有得到充分保護(hù)，它們經(jīng)常受到濕度和/或其他因素的影響，這些因素會(huì)使其結(jié)果失真和/或縮短其使用壽命。此外，這些傳感器的定位通常是關(guān)鍵的，并且特別是它們會(huì)變成與待監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)的材料(稱(chēng)為分層的過(guò)程)部分分離，例如由于存在困在混凝土結(jié)構(gòu)中的沙子、砂礫或氣泡，這會(huì)干擾傳感器。

通常，應(yīng)用于建筑物和土木工程結(jié)構(gòu)的傳感器的大規(guī)模使用需要開(kāi)發(fā)能夠滿足以下要求中的一個(gè)或多個(gè)要求的創(chuàng)新傳感器：高精度；高穩(wěn)健性；低成本；對(duì)可能會(huì)使檢測(cè)結(jié)果失真的電磁干擾的高抵抗性；定位的簡(jiǎn)單化和穩(wěn)定化；操作的簡(jiǎn)單化；和對(duì)待監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)的良好表面粘附性。

特別地，關(guān)于抗電磁干擾的要求發(fā)現(xiàn)，在傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)的環(huán)境中，特別是在待監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)的建筑期間，通常存在在使用時(shí)生成高磁場(chǎng)的電機(jī)，包括例如挖掘機(jī)、用于提取材料的機(jī)器、液壓泵等。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)提供了一種用于監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的傳感器，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一些缺點(diǎn)并且可以滿足工業(yè)的需求和要求。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種電容傳感器，其特征在于，包括：多層結(jié)構(gòu)，包括：上導(dǎo)電層，限定所述傳感器的上外表面；下導(dǎo)電層，限定所述傳感器的下外表面，所述上導(dǎo)電層和所述下導(dǎo)電層被配置為共同限定電磁屏，以用于屏蔽所述檢測(cè)電容器以防止來(lái)自所述電容傳感器外部的電磁干擾；絕緣材料的至少第一結(jié)構(gòu)層，與所述上導(dǎo)電層接觸；絕緣材料的至少第二結(jié)構(gòu)層，與所述下導(dǎo)電層接觸；至少第一板層，由導(dǎo)電材料制成；至少第二板層，由導(dǎo)電材料制成；和至少一個(gè)介電層，插入在所述第一板層和所述第二板層之間，以在所述電容傳感器的所述多層結(jié)構(gòu)內(nèi)部限定至少一個(gè)檢測(cè)電容器。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述多層結(jié)構(gòu)包括至少第一雙面片材和第二雙面片材，在所述電容傳感器的所述多層結(jié)構(gòu)中，所述第一雙面片材限定所述上導(dǎo)電層、所述第一結(jié)構(gòu)層和所述第一板層，并且所述第二雙面片材限定所述下導(dǎo)電層、所述第二結(jié)構(gòu)層和所述第二板層。