[发明专利]基于水泥基压电复合材料元件的全应力传感器的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于水泥基压电复合材料元件的全应力传感器的制备方法，包括：第一步，制备d15模式的1‑3型水泥基压电复合材料元件，即d15模式元件；第二步，制备d33模式的1‑3型水泥基压电复合材料元件，即d33模式元件；第三步，利用d15模式元件和d33模式元件制备全应力传感器，主要包括：在水泥基体两两相邻的三个表面的每一面上，均布置一d33模式元件和一d15模式元件；三个d15模式元件的极化方向两两垂直，三个d33模式元件的极化方向也两两垂直。本发明所制备的全应力传感器灵敏度高、频带响应宽、抗干扰效果好，且与混凝土结构相容性好。将其埋入混凝土结构内部或粘贴于混凝土结构表面，可同时测量混凝土结构的全应力。

主权项

1.一种基于水泥基压电复合材料元件的全应力传感器的制备方法，其特征是，包括：第一步，制备d15模式的1‑3型水泥基压电复合材料元件，具体包括：(101)对压电陶瓷块进行极化；(102)去掉压电陶瓷块的极化电极；(103)利用切割机，将压电陶瓷块切割成若干均匀排列的陶瓷柱，获得压电陶瓷柱阵列，切割方向与极化方向垂直；(104)将压电陶瓷柱阵列连底座置入模具内，将水泥基材浇注于模具中，浇注完成后，放入养护箱养护；(105)养护完成后，取出坯体，切割掉底座，并对坯体进行抛磨；(106)在坯体中垂直于切割方向的两相对表面制作工作电极，即获得陶瓷柱的体积占比为20％～80％的d15模式的1‑3型水泥基压电复合材料元件，简记为d15模式元件；第二步，制备d33模式的1‑3型水泥基压电复合材料元件，具体包括：(201)对压电陶瓷块进行极化；(202)去掉压电陶瓷块的极化电极；(203)利用切割机，将压电陶瓷块切割成若干均匀排列的陶瓷柱，获得压电陶瓷柱阵列，切割方向与极化方向平行；(204)将压电陶瓷柱阵列连底座置入模具内，将水泥基材浇注于模具中，浇注完成后，放入养护箱养护；(205)养护完成后，取出坯体，切割掉底座，并对坯体进行抛磨；(206)在坯体中垂直于切割方向的两相对表面制作工作电极，即获得陶瓷柱的体积占比为20％～80％的d33模式的1‑3型水泥基压电复合材料元件，简记为d33模式元件；第三步，利用d15模式元件和d33模式元件制备全应力传感器，具体包括：(301)将d15模式元件和d33模式元件的工作电极均通过导线引出；(302)将三个d15模式元件和三个d33模式元件布置在立方体的水泥基体两两相邻的三个表面上，每一面上均布置一d33模式元件和一d15模式元件；三个d15模式元件的极化方向两两垂直，三个d33模式元件的极化方向也两两垂直；(303)采用封装材料对布置于水泥基体上的d15模式元件和d33模式元件进行整体封装，并固化；(304)采用屏蔽材料在封装层外制备屏蔽层；(305)将与d15模式元件和d33模式元件的工作电极连接的导线连接屏蔽线，另外，屏蔽线还通过另一导线连接屏蔽层。