[發明專利]一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010630173.7
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN112024343A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 王軍;劉志明;葉劍可;吳秀勇;杜鴻科;丁光亞;李明楓;馬曉華;王鵬;金錦強;楊克軍;徐東海;符洪濤;郭林;谷川
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 孫曉林

本發明公開了一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器，包括壓電超聲換能器本體，所述壓電超聲換能器本體包括背襯層、匹配層、屏蔽層和壓電復合材料，所述背襯層和匹配層分別設于壓電復合材料前后兩側，所述屏蔽層覆蓋于壓電復合材料左右兩側，所述壓電復合材料連接有屏蔽線。該壓電超聲換能器能夠解決與瀝青材料的相容性問題以及道路環境適應性問題。

技術領域

本發明涉及一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器及其制備方法，還涉及一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器的制備方法。

背景技術

截止2018年末，全國公路總里程達到484.65萬公里，其中，高速公路達到14.26萬公里，規模居世界第一。其中，95%以上為瀝青路面，在服役過程中受復雜環境因素影響和車輛荷載反復作用，會出現路用性能下降、開裂、車轍等多種病害。傳統路面性能檢測方法多為不連續的人工檢測，只有在路面出現表面病害后才能被檢測修復，不能及時了解路面的內部損傷狀況及演變過程。因此對瀝青內部損傷進行連續健康監測具有十分重要的意義。

發明內容

鑒于背景技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器。

為此，本發明提供的一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器，包括壓電超聲換能器本體，所述壓電超聲換能器本體包括背襯層、匹配層、屏蔽層和壓電復合材料，所述背襯層和匹配層分別設于壓電復合材料前后兩側，所述屏蔽層覆蓋于壓電復合材料左右兩側，所述壓電復合材料連接有屏蔽線。

本發明的有益效果，

（1）將壓電超聲換能器埋設在路面中，對路面損傷進行連續的監測，可以獲取路面內部損傷的全生命周期演變過程，具有監測的實時性和持續性，維護費用低。

（2）壓電超聲換能器中壓電復合材料與常規壓電陶瓷相比，壓電電壓常數更大，頻帶寬度更大，機電耦合系數高。

（3）壓電超聲換能器的匹配層、背襯層中具有瀝青，壓電超聲換能器與路面更好融合，解決了與路面瀝青材料相容性的問題，包括聲阻抗匹配問題，溫致濕致變形協調性問題，界面粘結性問題，更適應道路環境。

（4）該壓電超聲換能器用途范圍廣，不僅用于監測路面損傷情況，還可用于用于車流量監測，車速檢測，車輛動態稱重等。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器的俯視結構示意圖；

圖2為圖1提供的一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器中壓電復合材料的結構示意圖；

圖3為本圖2提供的一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器中壓電復合材料的制備流程示意圖；

圖4為本發明提供的一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器應用于瀝青路面損傷監測示意圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2所示，本發明中一種可用于瀝青路面損傷監測的壓電超聲換能器，包括壓電超聲換能器本體1，所述壓電超聲換能器本體包括背襯層2、匹配層3、屏蔽層4和壓電復合材料5。壓電復合材料5為1-3型聚合物/瀝青基壓電復合材料，所述壓電復合材料5包括多個均勻排列的壓電陶瓷柱6，相鄰壓電陶瓷柱6之間澆注有聚合物基體或瀝青基體7。與單一的壓電陶瓷相比，1-3型聚合物/瀝青基壓電復合材料具有壓電電壓常數大，頻帶寬度大，機電耦合系數高，聲阻抗匹配優點。