[發明專利]一種公路在線健康監測傳感器及制備方法

有效

• 申請號: 202110431773.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113124936B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 郭云力;李衛國;高潤澤;李呈順;袁康康;陳順偉;姚可嬌;陳海龍;張新樂
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B7/16;G01L1/22
• 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

1.一種公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

包括：承載體和應力應變敏感元件；承載體包括正四棱柱，正四棱柱兩端為緊固圓柱，緊固圓柱上固定有受力元件；

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同組內金屬應變片的敏感方向相同；

第一組應變片分布在正四棱柱相對平行的第一側面和第二側面，第二組應變片分布在正四棱柱相對平行的第三側面和第四側面，第三組應變片分布在正四棱柱相對平行的第三側面和第四側面；

第二組應變片應變敏感方向與和第一組應變片應變敏感方向相同，第三組應變片應變敏感方向與和第一組應變片應變敏感方向垂直；

所述應力應變敏感元件包含3組具有溫度補償功能的金屬應變片；第一組應變片包括第一應變片、第二應變片；第二組應變片包括第三應變片和第四應變片；第三組應變片包括第五應變片和第六應變片；

第一應變片和第二應變片對邊接入半橋電路，第三應變片和第四應變片臨邊接入半橋電路，第五應變片和第六應變片對邊接入半橋電路；

應力應變敏感元件外側依次覆蓋有RTV硅橡膠密封層、丁基橡膠保護層和瀝青防護層。

2.如權利要求1所述的公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

第一應變片和第二應變片分別設置在正四棱柱相對平行的第一側面和第二側面，第一應變片和第二應變片的應變敏感方向與正四棱柱長度方向平行；

第三應變片和第四應變片分別設置在正四棱柱相對平行的第三側面和第四側面，第三應變片和第四應變片的應變敏感方向與正四棱柱長度方向平行；

第五應變片和第六應變片分別設置在正四棱柱相對平行的第三側面和第四側面，第五應變片和第六應變片的應變敏感方向與正四棱柱的厚度方向平行。

3.如權利要求1所述的公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

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或臨邊橋臂。

4.如權利要求1所述的公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

緊固圓柱的外表面設有螺紋，受力元件套設在緊固圓柱上并利用緊固螺母固定。

5.如權利要求1所述的公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

受力元件為碳纖維復合材料。

6.如權利要求1所述的公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

承載體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。

7.如權利要求1所述的公路在線健康監測傳感器，其特征在于：

應力應變敏感元件通過固化膠粘接在正四棱柱表面。

8.一種權利要求1-7任一項所述的公路在線健康監測傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下過程：

制作預設長度和預設直徑的纖維增強樹脂基復合材料圓柱棒；

將纖維增強樹脂基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體，承載體中部為正四棱柱，兩端為緊固圓柱；

承載體的緊固圓柱外表面套絲；

在正四棱柱的各個表面粘貼力應變敏感元件；

用特氟龍薄膜蓋壓應力應變敏感元件擠出多余的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；

制作受力元件，選取預設厚度的碳纖維復合材料片材，切割成預設長度和寬度的條形工件，條形工件的正中加工出通孔；

利用預設的螺母和墊片，將受力元件分別套設固定在承載體兩端緊固圓柱上；

在傳感器表面均勻噴涂瀝青，形成瀝青防護層。