[發(fā)明專利]瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110431589.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113124747B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設計）人: 郭云力;陳海龍;張新樂;李呈順;袁康康;陳順偉;黃玲婭;李衛(wèi)國;高潤澤
• 申請（專利權）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01L1/22;G01D21/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

包括：承載底板、承載立柱和應力應變敏感元件；

承載底板包括相互垂直的第一承載臂和第二承載臂，承載立柱與兩承載臂的結合處固定連接，承載立柱垂直于第一承載臂和第二承載臂；

所述承載底板為L形的平板結構，由兩個垂直的承載臂組成；承載臂中間窄部為形變平臺，兩端寬部為緊固平臺；緊固平臺的長度為0.25L-0.4L，寬度為承載臂的寬度S，其值從形變平臺到承載臂端部逐步擴大，端部寬度最大，緊固平臺用于傳遞受力把手的應力；

應力應變敏感元件包括三組金屬應變片，每兩個金屬應變片為一組且對邊接入半橋電路，第一承載臂、第二承載臂和承載立柱上分別設有一組金屬應變片，各組金屬應變片的敏感方向相互垂直。

2.如權利要求1所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

第一承載臂和第二承載臂均為中間窄、兩端寬的平板結構，承載臂的中間窄部為形變平臺，承載臂兩端寬部為緊固平臺，金屬應變片設置在形變平臺上。

3.如權利要求2所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

第一承載臂的第一緊固平臺的外端與第一受力把手固定連接，第二承載臂的第二緊固平臺的外端與第二受力把手固定連接，第一受力把手和第二受力把手均為碳纖維復合材料。

4.如權利要求1所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

承載立柱為中間細、兩端粗的立柱結構，中間細部為方形截面的形變棱柱，兩端粗部為圓形截面的緊固圓柱，第一緊固圓柱與兩承載臂的結合處固定連接。

5.如權利要求4所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

第二緊固圓柱的上端與受力蓋板固定連接，受力蓋板為碳纖維復合材料。

6.如權利要求1所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

應力應變敏感元件的保護層自內向外依次為RTV硅橡膠密封層、丁基橡膠保護層和瀝青防護層；

或者，

半橋電路包括兩個應變片和兩個定值電阻，定值電阻的阻值和應變片在自然狀態(tài)下的阻值相等，兩個應變片和兩個定值電阻構成菱形電橋結構的四個橋臂，兩個應變片分別位于菱形電橋的對邊橋臂。

7.如權利要求1所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

承載底板和承載立柱為纖維增強樹脂基復合材料，且纖維增強樹脂基復合材料的楊氏模量與瀝青路面的楊氏模量的差值在預設范圍內。

8.如權利要求1所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

第一承載臂的長邊方向為第一方向，第二承載臂的長邊方向為第二方向，承載立柱的軸線方向為第三方向；

第一承載臂上的金屬應變片的敏感方向與第一方向相同，第二承載臂上的金屬應變片的敏感方向與第二方向相同，承載立柱上的金屬應變片的敏感方向與第三方向相同。

9.如權利要求8所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器，其特征在于：

第一承載臂上的兩個金屬應變片分別設置在第一承載臂的形變平臺上下表面，第二承載臂上的兩個金屬應變片分別設置在第二承載臂的形變平臺上下表面，承載立柱上的兩個金屬應變片分別設置在形變棱柱相對平行的兩個柱面。

10.一種權利要求1-9任一項所述的瀝青路面在線安全監(jiān)測三維傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下過程：

制作預設厚度和預設邊長的正方形纖維增強樹脂基復合材料平板以及預設長度和直徑的纖維增強樹脂基復合材料圓柱棒材；

將正方形復合材料平板加工成L型承載底板，將承載底板的兩承載臂加工成中間窄、兩端寬的啞鈴形結構，承載臂中部窄的部分為形變平臺，外端為緊固平臺；

將復合材料圓柱棒材加工成中間細、兩端粗的啞鈴形結構的承載立柱，承載立柱中部為形變棱柱，兩端為緊固圓柱；

將碳纖維復合材料的受力把手與承載臂的外端固定連接，將碳纖維復合材料的受力蓋板與承載立柱的上緊固圓柱的頂端固定連接；

將承載臂中部形變平臺和承載立柱中部形變棱柱的表面涂覆膠水，并放置應力應變敏感元件；

用特氟龍薄膜覆蓋應力應變敏感元件，手指輕壓用特氟龍薄膜擠出應力應變敏感元件下面多余膠水和有可能的氣泡，膠水固化后去除特氟龍薄膜；

在應力應變敏感元件外側依次覆蓋RTV硅橡膠密封層和丁基橡膠保護層；

依次把承載立柱固定在承載底板上，把受力把手固定在承載臂兩端，把受力蓋板固定在承載立柱頂端；

在傳感器表面覆蓋瀝青防護層。