[發(fā)明專利]一種公路在線健康監(jiān)測傳感器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110431773.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113124936B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭云力;李衛(wèi)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(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

本公開提供了一種公路在線健康監(jiān)測傳感器及制備方法，所述傳感器包括：承載體和應(yīng)力應(yīng)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，緊固圓柱上固定有碳纖維受力把手；應(yīng)力應(yīng)變敏感元件包括三組金屬應(yīng)變片，每兩個金屬應(yīng)變片為一組同組內(nèi)金屬應(yīng)變片的敏感方向相同，第一組應(yīng)變片分布在正四棱柱相對平行的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第二組應(yīng)變片和第三組應(yīng)變片分布在正四棱柱相對平行的第三側(cè)面和第四側(cè)面，第二組應(yīng)變片應(yīng)變敏感方向與和第一組應(yīng)變片應(yīng)變敏感方向相同，第三組應(yīng)變片應(yīng)變敏感方向與和第一組應(yīng)變片應(yīng)變敏感方向垂直；本公開能夠與瀝青砂石路面無縫嵌接，實現(xiàn)了瀝青路面的應(yīng)力和應(yīng)變的在線三維檢測，提高了檢測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及公路在線健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種公路在線健康監(jiān)測傳感器及制備方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

高速公路路面主要由瀝青和石子組成，受自然環(huán)境、設(shè)計施工，以及車輛載荷等因素的影響，瀝青路面容易出現(xiàn)變形、開裂和塌陷等安全隱患。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，常用的高速公路路面健康監(jiān)測的傳感器主要有光纖光柵、貴金屬應(yīng)變線、壓電陶瓷和金屬應(yīng)變片幾類，然而，由于封裝技術(shù)限制，尤其在車輛超載的情況下，上述傳感器容易被破壞或損毀，導(dǎo)致傳感器失活；現(xiàn)有的傳感器的材質(zhì)與瀝青路面的差異較大，應(yīng)力應(yīng)變傳遞性能較差，使得傳感器與路面變形不一致，導(dǎo)致檢測精度降低；部分傳感器無法實現(xiàn)有效的外層防護，容易受到路況環(huán)境的影響而失活，也有部分傳感器的防護層過多，影響了檢測精度，使得傳感器的外層防護和檢測精度無法兼顧。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了一種公路在線健康監(jiān)測傳感器及制備方法，能夠與瀝青砂石路面無縫嵌接，實現(xiàn)了瀝青路面的應(yīng)力和應(yīng)變的在線三維檢測，提高了檢測精度。

為了實現(xiàn)上述目的，本公開采用如下技術(shù)方案：

本公開第一方面提供了一種公路在線健康監(jiān)測傳感器。

一種公路在線健康監(jiān)測傳感器，包括：承載體和應(yīng)力應(yīng)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(yīng)力應(yīng)變敏感元件包括三組金屬應(yīng)變片，每兩個金屬應(yīng)變片為一組且同組內(nèi)金屬應(yīng)變片的敏感方向相同；

第一組應(yīng)變片分布在正四棱柱相對平行的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第二組應(yīng)變片分布在正四棱柱相對平行的第三側(cè)面和第四側(cè)面，第三組應(yīng)變片分布在正四棱柱相對平行的的第三側(cè)面和第四側(cè)面；

第二組金屬應(yīng)變片的敏感方向與第一組應(yīng)變片的敏感方向平行，第三組金屬應(yīng)變片的敏感方向與第一組應(yīng)變片的敏感方向垂直。

進一步的，第一組應(yīng)變片包括第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片，第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片分別設(shè)置在正四棱柱相對平行的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片的應(yīng)變敏感方向與正四棱柱長度方向平行；

第二組應(yīng)變片包括第三應(yīng)變片和第四應(yīng)變片，第三應(yīng)變片和第四應(yīng)變片分別設(shè)置在正四棱柱相對平行的第三側(cè)面和第四側(cè)面，第三應(yīng)變片和第四應(yīng)變片的應(yīng)變敏感方向與正四棱柱的長度方向平行；

第三組應(yīng)變片包括第五應(yīng)變片和第六應(yīng)變片，第五應(yīng)變片和第六應(yīng)變片分別設(shè)置在正四棱柱相對平行的第三表面和第四表面，第五應(yīng)變片和第六應(yīng)變片的應(yīng)變敏感方向與正四棱柱的厚度方向平行。

進一步的，第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片對邊接入半橋電路，第三應(yīng)變片和第四應(yīng)變片臨邊接入半橋電路，第五應(yīng)變片和第六應(yīng)變片對邊接入半橋電路。

更進一步的，半橋電路包括兩個應(yīng)變片和兩個定值電阻，定值電阻的阻值和應(yīng)變片在自然狀態(tài)下的阻值相等，兩個應(yīng)變片和兩個定值電阻構(gòu)成菱形電橋結(jié)構(gòu)的四個橋臂，兩個應(yīng)變片分別位于菱形電橋的對邊橋臂或臨邊橋臂