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专利号: 2021104317735
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种公路在线健康监测传感器,其特征在于:包括:承载体和应力应变敏感元件;承载体包括正四棱柱,正四棱柱两端为紧固圆柱,紧固圆柱上固定有受力元件;

应力应变敏感元件包括三组金属应变片,每两个金属应变片为一组且同组内金属应变片的敏感方向相同;

第一组应变片分布在正四棱柱相对平行的第一侧面和第二侧面,第二组应变片分布在正四棱柱相对平行的第三侧面和第四侧面,第三组应变片分布在正四棱柱相对平行的第三侧面和第四侧面;

第二组应变片应变敏感方向与和第一组应变片应变敏感方向相同,第三组应变片应变敏感方向与和第一组应变片应变敏感方向垂直。

2.如权利要求1所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:第一组应变片包括第一应变片、第二应变片,第一应变片和第二应变片分别设置在正四棱柱相对平行的第一侧面和第二侧面,第一应变片和第二应变片的应变敏感方向与正四棱柱长度方向平行;

第二组应变片包括第三应变片和第四应变片,第三应变片和第四应变片分别设置在正四棱柱相对平行的第三侧面和第四侧面,第三应变片和第四应变片的应变敏感方向与正四棱柱长度方向平行;

第三组应变片包括第五应变片和第六应变片,第五应变片和第六应变片分别设置在正四棱柱相对平行的第三侧面和第四侧面,第五应变片和第六应变片的应变敏感方向与正四棱柱的厚度方向平行。

3.如权利要求2所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:第一应变片和第二应变片对边接入半桥电路,第三应变片和第四应变片临边接入半桥电路,第五应变片和第六应变片对边接入半桥电路。

4.如权利要求3所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:半桥电路包括两个应变片和两个定值电阻,定值电阻的阻值和应变片在自然状态下的阻值相等,两个应变片和两个定值电阻构成菱形电桥结构的四个桥臂,两个应变片分别位于菱形电桥的对边桥臂或临边桥臂。

5.如权利要求1所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:紧固圆柱的外表面设有螺纹,受力元件套设在紧固圆柱上并利用紧固螺母固定。

6.如权利要求1所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:受力元件为碳纤维复合材料。

7.如权利要求1所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:承载体为纤维增强树脂基复合材料,且纤维增强树脂基复合材料的杨氏模量与沥青路面的杨氏模量的差值在预设范围内。

8.如权利要求1所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:应力应变敏感元件通过固化胶粘接在正四棱柱表面。

9.如权利要求8所述的公路在线健康监测传感器,其特征在于:应力应变敏感元件外侧依次覆盖有RTV硅橡胶密封层、丁基橡胶保护层和沥青防护层。

10.一种权利要求1‑9任一项所述的公路在线健康监测传感器的制备方法,其特征在于:包括以下过程:

制作预设长度和预设直径的纤维增强树脂基复合材料圆柱棒;

将纤维增强树脂基复合材料圆柱棒材加工成中间细、两端粗的哑铃形结构的承载体,承载体中部为正四棱柱,两端为紧固圆柱;

承载体的紧固圆柱外表面套丝;

在正四棱柱的各个表面粘贴力应变敏感元件;

用特氟龙薄膜盖压应力应变敏感元件挤出多余的胶水和有可能的气泡;

胶水固化后去除特氟龙薄膜,在应力应变敏感元件外侧依次覆盖RTV硅橡胶密封层和丁基橡胶保护层;

制作受力元件,选取预设厚度的碳纤维复合材料片材,切割成预设长度和宽度的条形工件,条形工件的正中加工出通孔;

利用预设的螺母和垫片,将受力元件分别套设固定在承载体两端紧固圆柱上;

在传感器表面均匀喷涂沥青,形成沥青防护层。