[发明专利]应变传感器及其制备方法、纤维金属层压板

说明书

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种应变传感器及其制备方法、纤维金属层压板。应变传感器包括基底、薄膜电阻和电极组件，其中薄膜电阻和电极组件位于基底上，薄膜电阻和电极组件电连接；薄膜电阻的材质为镍碳薄膜，镍碳薄膜中镍原子百分比为0.1～0.8。上述应变传感器能够实时在线检测纤维金属层压板使用过程中内部结构应变状态。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种应变传感器及其制备方法、纤维金属层压板。

背景技术

在汽车、高铁，尤其是航天航空等工业领域中，为了零部件(如飞机蒙皮)的加固减重，人们开发了热塑性复合板材料，即纤维增强金属层压板(GLARE)，其通常由铝、钛及其它们的合金和纤维/环氧树脂的交替粘合层组成。由于使用了金属和纤维等复合材料的混合物，具有良好的耐疲劳性和高损伤耐受性，并且重量低于纯金属。纤维金属层压板的疲劳是一个复杂过程，在制造或使用过程中，如何实时掌握其性能状态便显得尤为重要，尤其是检测其内部结构的性能更为关键。

纤维金属层压板常用的无损探伤检测方法可以检测层板的裂纹扩展和损伤情况。比如，电子显微镜扫描可检测GLARE层板在载荷作用表层的变形、纤维层损伤和层间分层等，但是无法检测层板内部损伤情况；C超声波扫描可检测到GLARE层板各铺层分层和纤维损伤面积的叠加，但金属层会而阻碍超声波对中间各层的检测，导致检测效果不佳；红外热成像技术可以通过记录温度来分辨GLARE层板内部损伤情况。但是以上无损检测方法都是离线、静态的，无法对GLARE层板服役过程中进行有效检测，当其出现故障时难以及时排查。而且上述检测方法通常只能对成品进行检测，无法检测GLARE层板制备过程中物理机械属性，出现不合格成品将造成经济损失。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够实时在线检测纤维金属层压板使用过程中内部结构应变状态的应变传感器及其制备方法、纤维金属层压板。

本发明一方面，提供一种应变传感器，其包括基底、薄膜电阻和电极组件，所述薄膜电阻和所述电极组件位于所述基底上，所述薄膜电阻和所述电极组件电连接，所述薄膜电阻的材质为镍碳薄膜，所述镍碳薄膜中镍原子百分比为0.1～0.8。

在其中一个实施例中，所述薄膜电阻包括第一薄膜电阻栅、第二薄膜电阻栅和第三薄膜电阻栅，所述第一薄膜电阻栅、所述第二薄膜电阻栅和所述第三薄膜电阻栅形成应变花结构；

所述电极组件包括第一电极结构、第二电极结构、第三电极结构和第四电极结构，所述第一薄膜电阻栅串联于所述第一电极结构和所述第二电极结构之间，所述第二薄膜电阻栅串联于所述第二电极结构和所述第三电极结构之间，所述第三薄膜电阻栅串联于所述第三电极结构和所述第四电极结构之间。

在其中一个实施例中，在所述应变花结构中，所述第一薄膜电阻栅和所述第二薄膜电阻栅之间的夹角及所述第二薄膜电阻栅和所述第三薄膜电阻栅之间的夹角为45°、60°或120°。

在其中一个实施例中，所述薄膜电阻包括第一薄膜电阻栅、第二薄膜电阻栅、第三薄膜电阻栅和第四薄膜电阻栅，所述第一薄膜电阻栅、所述第二薄膜电阻栅、所述第三薄膜电阻栅和所述第四薄膜电阻栅形成惠斯通半桥电路；

所述电极组件包括第一电极结构、第二电极结构、第三电极结构和第四电极结构，所述第一薄膜电阻栅串联于所述第一电极结构和所述第二电极结构之间，所述第二薄膜电阻栅串联于所述第二电极结构和所述第三电极结构之间，所述第三薄膜电阻栅串联于所述第一电极结构和所述第四电极结构之间，所述第四薄膜电阻栅串联于所述第三电极结构和所述第四电极结构之间。

在其中一个实施例中，所述基底的材质为绝缘聚合物材料；

可选地，所述绝缘聚合物材料选自聚酰亚胺、聚乙丙烯、聚酯及聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述应变传感器还包括绝缘层，所述绝缘层用于覆盖所述薄膜电阻和所述电极组件。