[发明专利]一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器，包括压电超声换能器本体，所述压电超声换能器本体包括背衬层、匹配层、屏蔽层和压电复合材料，所述背衬层和匹配层分别设于压电复合材料前后两侧，所述屏蔽层覆盖于压电复合材料左右两侧，所述压电复合材料连接有屏蔽线。该压电超声换能器能够解决与沥青材料的相容性问题以及道路环境适应性问题。

技术领域

本发明涉及一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器及其制备方法，还涉及一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器的制备方法。

背景技术

截止2018年末，全国公路总里程达到484.65万公里，其中，高速公路达到14.26万公里，规模居世界第一。其中，95%以上为沥青路面，在服役过程中受复杂环境因素影响和车辆荷载反复作用，会出现路用性能下降、开裂、车辙等多种病害。传统路面性能检测方法多为不连续的人工检测，只有在路面出现表面病害后才能被检测修复，不能及时了解路面的内部损伤状况及演变过程。因此对沥青内部损伤进行连续健康监测具有十分重要的意义。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器。

为此，本发明提供的一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器，包括压电超声换能器本体，所述压电超声换能器本体包括背衬层、匹配层、屏蔽层和压电复合材料，所述背衬层和匹配层分别设于压电复合材料前后两侧，所述屏蔽层覆盖于压电复合材料左右两侧，所述压电复合材料连接有屏蔽线。

本发明的有益效果，

（1）将压电超声换能器埋设在路面中，对路面损伤进行连续的监测，可以获取路面内部损伤的全生命周期演变过程，具有监测的实时性和持续性，维护费用低。

（2）压电超声换能器中压电复合材料与常规压电陶瓷相比，压电电压常数更大，频带宽度更大，机电耦合系数高。

（3）压电超声换能器的匹配层、背衬层中具有沥青，压电超声换能器与路面更好融合，解决了与路面沥青材料相容性的问题，包括声阻抗匹配问题，温致湿致变形协调性问题，界面粘结性问题，更适应道路环境。

（4）该压电超声换能器用途范围广，不仅用于监测路面损伤情况，还可用于用于车流量监测，车速检测，车辆动态称重等。

附图说明

图1为本发明提供的一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器的俯视结构示意图；

图2为图1提供的一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器中压电复合材料的结构示意图；

图3为本图2提供的一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器中压电复合材料的制备流程示意图；

图4为本发明提供的一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器应用于沥青路面损伤监测示意图。

具体实施方式

参照图1和图2所示，本发明中一种可用于沥青路面损伤监测的压电超声换能器，包括压电超声换能器本体1，所述压电超声换能器本体包括背衬层2、匹配层3、屏蔽层4和压电复合材料5。压电复合材料5为1-3型聚合物/沥青基压电复合材料，所述压电复合材料5包括多个均匀排列的压电陶瓷柱6，相邻压电陶瓷柱6之间浇注有聚合物基体或沥青基体7。与单一的压电陶瓷相比，1-3型聚合物/沥青基压电复合材料具有压电电压常数大，频带宽度大，机电耦合系数高，声阻抗匹配优点。