[发明专利]监测沥青路面压应力的机敏材料传感器、制作及使用方法

摘要

本发明公开了监测沥青路面压应力的机敏材料传感器、制作及使用方法，包括由机敏材料制成的且能感知压应力变化的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部需连接外部线路供测量使用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层；本发明所述机敏材料元件具有优良的机敏性能，能将受力情况转换为电信号，是传感器的核心组成部分，能适用于压应力的检测，可靠度高，精确度好。

主权项

1.监测沥青路面压应力的机敏材料传感器，其特征是，包括由机敏材料制成的且能感知压应力变化的传感器元件，所述传感器元件内置两个电极，内置电极外部需连接外部线路供测量使用，在内置电极接线端涂抹有保护层，传感器元件表面设有封装层；所述传感器元件采用熔融PET、河砂掺加石墨导电相拌合而成，采用的配合比即质量比为，石墨：PET及河砂混合物=13%；PET：河砂=1:3；所述传感器元件为柱体，可以为棱柱体或圆柱体， 柱体高的确定应考虑需监测结构层的厚度，柱体高应小于监测结构层厚；柱体底面任意两点连线长度应小于等于柱体的高；所述内置电极所在平面应垂直受力方向，且平行于柱体底面，内置电极为网状或线圈状或独立的形成一个平面；所述内置电极应尽量贴近柱体底面，但需预留一定的保护层厚度，即内置电极距离柱体底面的距离应不小于1cm；基于所述的监测沥青路面压应力的机敏材料传感器的使用方法，包括：机敏材料传感器埋置在车辆行驶轨迹线以下，路面结构层以内，同时还需要满足埋置在需监测路面结构层的顶部或内部，且埋置时柱体底面应平行于路面结构层；机敏材料传感器在使用前应进行标定，得到其应力—电阻变化率的关系图；具体操作为：使用压力机对传感器预压，采用荷载类型为0.1kN/s，施加至最大应力为2MPa，并在施压过程中进行电阻采集，计算电阻变化率；根据应力—电阻变化率的关系图，则此机敏材料传感器应力—电阻变化率关系表达式，从而测知路面压应力；计算应力监测元件所得电阻变化率时需要考虑温度补偿，具体操作方法为在同一断面埋置相同的传感器，使其位于路面边缘不受力的位置，仅受周围环境的影响，用于监测环境温度的变化，得到温度与电阻变化率之间的关系，在监测应力过程中，应力监测元件所得电阻变化率应减去此处所得温度引起的电阻变化率，进而消除温度对传感器监测路面应力的影响。