[发明专利]一种用于金属结构疲劳裂纹监测的微米传感元及其方法

摘要

本发明公开了一种用于金属结构疲劳裂纹监测的微米传感元，所述的微米传感元具有三层结构，底层为直接制备在基体材料上的绝缘层、中层为导电薄膜结构的传感层、顶层为封装保护传感层的保护层，传感元各层的厚度均在微米级，故称微米传感元；微米传感元的形状由置于基体材料上的模板来控制，覆盖金属结构疲劳危险部位；微米传感元的宽度根据实际需求进行调整，即传感层的宽度大于该金属结构临界疲劳裂纹长度。本发明通过合理设计微米传感元，基于电位监测的基本原理，在裂纹形成和扩展阶段进行电位检测，实现了对金属结构从塑性变形到疲劳裂纹萌生直至失稳断裂的疲劳损伤全程监测以及对结构多个关键位置的健康状态同时监测。

主权项

一种用于金属结构疲劳裂纹监测的微米传感元，其特征在于，所述的微米传感元具有三层结构，底层为直接制备在基体材料上的绝缘层，中层为导电薄膜结构的传感层，顶层为封装保护传感层的保护层；各层的厚度均在微米级；微米传感元的形状由置于基体材料上的模板来控制，微米传感元覆盖金属结构疲劳危险部位；微米传感元中传感层的宽度大于该金属结构临界疲劳裂纹长度；所述的绝缘层是对基体材料表面进行绝缘化处理制得：对于纯铝或铝合金采用常规的阳极氧化工艺在其表面上制备20～25微米厚的Al2O3绝缘层；对于其他金属结构材料，采用离子镀膜技术在其表面上沉积0.8～1微米厚的绝缘膜或采用磷化工艺在其表面制备20～30微米的磷化膜；所述的保护层是用以封闭处理传感层的704有机硅胶薄层或利用离子镀技术沉积的AlN薄膜。