[发明专利]一种多维杆结构的阵列式压力传感器及集成方法

说明书

技术领域

本发明属于压力传感器技术，具体涉及一种多维杆结构的阵列式压力传感器。

背景技术

目前基于智能结构应力的技术得到大量发展，它通过将传感系统埋入或粘贴在主体复合材料结构中作为神经系统，同时引入信号信息处理技术，使其能够感知和预报结构内部的变形、缺陷、损伤、腐蚀和失效等一系列结构的非健康状态。结构健康监测概念的提出，将把广泛使用的离线、静态、被动的材料与结构的损伤检测，转变为在线、动态、主动的健康状况的监测，从而将大大提高结构的安全性，延长结构寿命，降低结构维护费用。

像工程结构在长期工作状态下往往处于较恶劣的环境中，必须满足耐久性、稳定性、结构相容性等要求，智能传感材料的出现，如光纤、薄膜类压电材料、形状记忆合金、碳纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝等新的传感器手段在复合材料结构上得到大量的应用。但是这些集成手段会影响复合材料的层间结合强度，需要实现应力应变的检测又不会大幅降低复合材料的层间结合力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种多维杆结构的阵列式压力传感器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种多维杆结构的阵列式压力传感器包括：多个多维杆传感器和导线，如图1所示。所述多维杆传感器一般包括3至8个杆，杆呈空间排布，单个多维杆传感器上每个杆有一根导线引出信号。所述的单个杆的材料为压电材料，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号。所述导线是将单个多维杆传感器连接成一个二维或三维的阵列式传感器，三维的传感器示意图见图5。传感器产生的信号由导线引出。其集成方法是阵列式传感器需在复合材料制造过程中，埋在复合材料结构中。

上述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，其中所述的阵列式传感器的排列和布置要和复合材料平板结构检测位置相匹配，可以做成梯形、矩形等形状。根据监测结构的形状设置阵列式传感器的阵列的形状、行列间布置传感器的数量、行列间传感器的间距，还可以根据监测结构的厚度和传感器大小设置几个传感器组，用以在厚度方向上监测结构的受力。

上述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，其中所述的多维杆传感器可以是整体成形，也可以是利用单个杆利用导电胶粘在一起。

上述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，其中所述的多维杆传感器与导线的连接可使用传统的引线键合技术。

集成方式

首先根据复合材料结构监测部位的形状、能够承受的安装传感器之后允许的损失的强度和结构要求的监测应力精度，设计压力阵列式传感器的外形和阵列行间距和列间距；第二步在复合材料铺设制造的过程中，将阵列传感器埋在复合材料中；最后把将传感器的引线接入信息处理系统。

有益效果：

多维杆结构的阵列式压力传感器集成多维杆阵列式传感器，不影响复合材料结构的力学性能，在复合材料结构上集成传感器，使得复合材料结构在服役过程中的受力情况得到实时监测，可以更好地更安全地使用与服役。

附图说明

图1是本发明专利多维杆结构的阵列式压力传感器示意图(轴测图)；

图2是单个六维杆传感器结构示意图；

图3是单个三维杆传感器结构示意图；

图4是单个五维杆传感器结构示意图；

图5是单个五维杆传感器结构示意图；

图6多层六维杆阵列式传感器示意图；

图7实施例一机翼的阵列式传感器布置示意图；

图8实施例二桶形件的阵列式传感器布置示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例一

本实施例所述一种多维杆结构的阵列式压力传感器，应用于复合材料机翼结构，其复合材料壁厚为12mm。所述多维杆阵列式传感器11由组成10x32阵列的多维杆传感器112和导线111组成；所述多维杆传感器112，见图2，其长度为3mm，包括8个杆，杆呈空间直角坐标状排布，单个多维杆传感器112上引出8根线与导线111连接；所述的单个杆的材料为PVDF压电材料，其直径为1.5mm，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号。所述导线将单个多维杆传感器连接成一个8x30二维的阵列式传感器，见图7。

实施例一的集成方式