[发明专利]基于水泥基压电复合材料元件的全应力传感器的制备方法

权利要求书

1.一种基于水泥基压电复合材料元件的全应力传感器的制备方法，其特征是，包括：

第一步，制备d₁₅模式的1-3型水泥基压电复合材料元件，具体包括：

(101)对压电陶瓷块进行极化；

(102)去掉压电陶瓷块的极化电极；

(103)利用切割机，将压电陶瓷块切割成若干均匀排列的陶瓷柱，获得压电陶瓷柱阵列，切割方向与极化方向垂直；

(104)将压电陶瓷柱阵列连底座置入模具内，将水泥基材浇注于模具中，浇注完成后，放入养护箱养护；

(105)养护完成后，取出坯体，切割掉底座，并对坯体进行抛磨；

(106)在坯体中垂直于切割方向的两相对表面制作工作电极，即获得陶瓷柱的体积占比为20％～80％的d₁₅模式的1-3型水泥基压电复合材料元件，简记为d₁₅模式元件；

第二步，制备d₃₃模式的1-3型水泥基压电复合材料元件，具体包括：

(201)对压电陶瓷块进行极化；

(202)去掉压电陶瓷块的极化电极；

(203)利用切割机，将压电陶瓷块切割成若干均匀排列的陶瓷柱，获得压电陶瓷柱阵列，切割方向与极化方向平行；

(204)将压电陶瓷柱阵列连底座置入模具内，将水泥基材浇注于模具中，浇注完成后，放入养护箱养护；

(205)养护完成后，取出坯体，切割掉底座，并对坯体进行抛磨；

(206)在坯体中垂直于切割方向的两相对表面制作工作电极，即获得陶瓷柱的体积占比为20％～80％的d₃₃模式的1-3型水泥基压电复合材料元件，简记为d₃₃模式元件；

第三步，利用d₁₅模式元件和d₃₃模式元件制备全应力传感器，具体包括：

(301)将d₁₅模式元件和d₃₃模式元件的工作电极均通过导线引出；

(302)将三个d₁₅模式元件和三个d₃₃模式元件布置在立方体的水泥基体两两相邻的三个表面上，每一面上均布置一d₃₃模式元件和一d₁₅模式元件；三个d₁₅模式元件的极化方向两两垂直，三个d₃₃模式元件的极化方向也两两垂直；

(303)采用封装材料对布置于水泥基体上的d₁₅模式元件和d₃₃模式元件进行整体封装，并固化；

(304)采用屏蔽材料在封装层外制备屏蔽层；

(305)将与d₁₅模式元件和d₃₃模式元件的工作电极连接的导线连接屏蔽线，另外，屏蔽线还通过另一导线连接屏蔽层；

第一步和第二步中所用的水泥基材由水泥、粉煤灰和水混合而成，其中，粉煤灰和水泥的质量比为(0.05～0.5)：1，水灰比为(0.2～0.7)：1；

所述封装材料的配方包括环氧树脂、粉煤灰、水泥、固化剂和水，其中，环氧树脂、粉煤灰和水泥为主要封装材料，环氧树脂、粉煤灰和水泥的质量比为(0.5～1)：(0.05～0.5)：1，环氧树脂与固化剂的质量比为(1～4)：1，水和主要封装材料的质量比为(0.2～0.7)：1；

所述屏蔽材料的配方包括石墨粉、水泥和水，其中，石墨粉和水泥为主要屏蔽材料，石墨粉和水泥的质量比为(0.05～0.3)：1，水和主要屏蔽材料的质量比为(0.2～0.7)：1。

2.如权利要求1所述的基于水泥基压电复合材料元件的全应力传感器的制备方法，其特征是：

第一步和第二步中，在采用水泥基材浇注于模具前，在真空设备中对水泥基材进行抽真空处理；采用水泥基材浇注于模具的同时，对模具进行抽真空并振动。