[实用新型]一种基于物联网复合材料健康检测装置及系统

说明书

本实用新型公开了一种基于物联网复合材料健康检测装置及系统，包括依次连接的碳纳米管压阻传感器2、电阻测量电路和信号传输电路；碳纳米管压阻传感器2包括矩阵式排列的多个碳纳米管压阻器件2；碳纳米管压阻传感器2的多个碳纳米管压阻器件3贴附于被测物体表面；每行或每列的碳纳米管压阻器件3串联，并与电阻测量电路连接；碳纳米管压阻器件3包括衬底6、碳纳米管聚合物薄膜7和电极4，碳纳米管聚合物薄膜7固定于衬底6上，碳纳米管聚合物薄膜7的两端各引出一个电极4。本实用新型大大提高了安装的效率、使传感器与被测物体贴合更加紧密、对被测复合材料的损伤定位更加准确；利用碳纳米管极高的压阻因子特性，提高检测的灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及材料检测技术领域，尤其涉及一种基于物联网复合材料健康检测装置及系统。

背景技术

传统基于物联网的健康检测中，人们往往采用由高电阻系数电阻丝弯曲制成的电阻应变片或半导体应变传感器等对复合材料制成的桥梁、高铁轨道、塔架、建筑物、风力发电机叶片等构件的应力进行检测，以测试其是否发生性能退化和结构损伤。对表面积较大、结构复杂构件的构件检测，要么采用形状结构较大的传感器件，但存在与被测构件结合不紧密，对应力方向定位不准，不便于定位损伤位置的问题；要么采取多个应变传感器进行检测，但存在传感器安装工序较多、布线复杂，定位损伤位置不准确的问题。此外，现有检测手段还存在传感器电阻率不够高，对应力反映不敏感，导致检测精度低等问题。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的技术问题而提出。本实用新型的技术方案为一种基于物联网复合材料健康检测装置，包括依次连接的碳纳米管压阻传感器、电阻测量电路和信号传输电路；所述碳纳米管压阻传感器包括矩阵式排列的多个碳纳米管压阻器件；所述碳纳米管压阻传感器的多个碳纳米管压阻器件贴附于被测物体表面；每行或每列的碳纳米管压阻器件串联，并与所述电阻测量电路连接；所述碳纳米管压阻器件包括衬底、碳纳米管聚合物薄膜和电极，所述碳纳米管聚合物薄膜固定于衬底上，所述碳纳米管聚合物薄膜的两端各引出一个电极。

本实用新型的有益效果是：通过采用矩阵式排列的结构，提高安装的效率、使传感器与被测物体贴合更加紧密、对被测复合材料的损伤定位更加准确；通过采取碳纳米管压阻器件，利用极高的压阻因子特性，提高检测的灵敏度；通过将碳纳米管聚合物薄膜固定于衬底上，可较好地保护碳纳米管聚合物薄膜，提高了传感器的强度和耐用性；通过将每行或每列的碳纳米管压阻器件串联，减少了引出电极的数量，降低了布线复杂度。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，所述碳纳米管聚合物薄膜采用多壁碳纳米管和聚甲基丙烯酸的聚合物薄膜。

进一步地，所述电阻测量电路包括直流电流源、信号放大电路、模数转换电路，所述直流电流源与所述电极连接，所述电极同时与所述信号放大电路输入端连接，所述信号放大电路输出端与所述模数转换电路输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用直流电流源，运用直流电流源内阻较大的特性，提高测量精度。

进一步地，所述信号传输电路包括依次连接的信号处理电路和通信电路。

进一步地，所述信号处理电路包括单片机。

进一步地，所述通信电路采用有线通信模块或无线通信模块。

进一步地，所述无线通信模块包括WIFI通信模块。

进一步地，基于物联网复合材料健康检测装置还包括显示电路和存储电路，所述显示电路和存储电路均与所述信号处理电路连接。

进一步地，所述衬底包括依次层叠的不锈钢片和环氧树脂薄层，所述碳纳米管聚合物薄膜固定于所述环氧树脂薄层上。