本發(fā)明屬于壓力傳感器技術(shù)，具體涉及一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器。

背景技術(shù)：

目前基于智能結(jié)構(gòu)應(yīng)力的技術(shù)得到大量發(fā)展，它通過(guò)將傳感系統(tǒng)埋入或粘貼在主體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中作為神經(jīng)系統(tǒng)，同時(shí)引入信號(hào)信息處理技術(shù)，使其能夠感知和預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變形、缺陷、損傷、腐蝕和失效等一系列結(jié)構(gòu)的非健康狀態(tài)。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)概念的提出，將把廣泛使用的離線、靜態(tài)、被動(dòng)的材料與結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)的健康狀況的監(jiān)測(cè)，從而將大大提高結(jié)構(gòu)的安全性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命，降低結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用。

像工程結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期工作狀態(tài)下往往處于較惡劣的環(huán)境中，必須滿足耐久性、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)相容性等要求，智能傳感材料的出現(xiàn)，如光纖、薄膜類壓電材料、形狀記憶合金、碳纖維、電阻應(yīng)變絲、疲勞壽命絲等新的傳感器手段在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上得到大量的應(yīng)用。但是這些集成手段會(huì)影響復(fù)合材料的層間結(jié)合強(qiáng)度，需要實(shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變的檢測(cè)又不會(huì)大幅降低復(fù)合材料的層間結(jié)合力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器包括：多個(gè)多維桿傳感器和導(dǎo)線，如圖1所示。所述多維桿傳感器一般包括3至8個(gè)桿，桿呈空間排布，單個(gè)多維桿傳感器上每個(gè)桿有一根導(dǎo)線引出信號(hào)。所述的單個(gè)桿的材料為壓電材料，受拉、受壓或受拉壓復(fù)合載荷會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。所述導(dǎo)線是將單個(gè)多維桿傳感器連接成一個(gè)二維或三維的陣列式傳感器，三維的傳感器示意圖見(jiàn)圖5。傳感器產(chǎn)生的信號(hào)由導(dǎo)線引出。其集成方法是陣列式傳感器需在復(fù)合材料制造過(guò)程中，埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中。

上述一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器，其中所述的陣列式傳感器的排列和布置要和復(fù)合材料平板結(jié)構(gòu)檢測(cè)位置相匹配，可以做成梯形、矩形等形狀。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)置陣列式傳感器的陣列的形狀、行列間布置傳感器的數(shù)量、行列間傳感器的間距，還可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的厚度和傳感器大小設(shè)置幾個(gè)傳感器組，用以在厚度方向上監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的受力。

上述一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器，其中所述的多維桿傳感器可以是整體成形，也可以是利用單個(gè)桿利用導(dǎo)電膠粘在一起。

上述一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器，其中所述的多維桿傳感器與導(dǎo)線的連接可使用傳統(tǒng)的引線鍵合技術(shù)。

集成方式

首先根據(jù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)部位的形狀、能夠承受的安裝傳感器之后允許的損失的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)要求的監(jiān)測(cè)應(yīng)力精度，設(shè)計(jì)壓力陣列式傳感器的外形和陣列行間距和列間距；第二步在復(fù)合材料鋪設(shè)制造的過(guò)程中，將陣列傳感器埋在復(fù)合材料中；最后把將傳感器的引線接入信息處理系統(tǒng)。

有益效果：

多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器集成多維桿陣列式傳感器，不影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上集成傳感器，使得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中的受力情況得到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以更好地更安全地使用與服役。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明專利多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器示意圖(軸測(cè)圖)；

圖2是單個(gè)六維桿傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是單個(gè)三維桿傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是單個(gè)五維桿傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是單個(gè)五維桿傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6多層六維桿陣列式傳感器示意圖；

圖7實(shí)施例一機(jī)翼的陣列式傳感器布置示意圖；

圖8實(shí)施例二桶形件的陣列式傳感器布置示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實(shí)施例一

本實(shí)施例所述一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器，應(yīng)用于復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)，其復(fù)合材料壁厚為12mm。所述多維桿陣列式傳感器11由組成10x32陣列的多維桿傳感器112和導(dǎo)線111組成；所述多維桿傳感器112，見(jiàn)圖2，其長(zhǎng)度為3mm，包括8個(gè)桿，桿呈空間直角坐標(biāo)狀排布，單個(gè)多維桿傳感器112上引出8根線與導(dǎo)線111連接；所述的單個(gè)桿的材料為PVDF壓電材料，其直徑為1.5mm，受拉、受壓或受拉壓復(fù)合載荷會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。所述導(dǎo)線將單個(gè)多維桿傳感器連接成一個(gè)8x30二維的陣列式傳感器，見(jiàn)圖7。

實(shí)施例一的集成方式

本實(shí)施例所述陣列式傳感器的形狀做成與機(jī)翼傳感位置輪廓外形，其間距和排距與復(fù)合材料機(jī)翼檢測(cè)部位的尺寸相協(xié)調(diào)；在復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)部件的鋪設(shè)過(guò)程中，將陣列式傳感器鋪設(shè)纖維和樹(shù)脂上，然后再接著鋪纖維和樹(shù)脂，使多維桿傳感器埋在復(fù)合材料里面，埋的深度為厚度的1/2位置。然后將多維桿傳感器的引線接出來(lái)，傳感器產(chǎn)生的信號(hào)由導(dǎo)線引出。

實(shí)施例二

本實(shí)施例所述一種多維桿結(jié)構(gòu)的陣列式壓力傳感器，應(yīng)用于復(fù)合材料機(jī)身結(jié)構(gòu)，其復(fù)合材料壁厚為15mm。所述陣列式傳感器11由多個(gè)排成陣列的多維桿傳感器112組成，其高度為3mm，這個(gè)多維桿傳感器包括3個(gè)桿，桿呈空間直角坐標(biāo)狀排布，見(jiàn)圖4，單個(gè)多維桿傳感器上引出3根接線導(dǎo)線111連接，所述的單個(gè)桿的材料為壓電材料，其直徑為1.5mm，受拉、受壓或受拉壓復(fù)合載荷會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。所述導(dǎo)線將單個(gè)多維桿傳感器連接成一個(gè)桶形的陣列式傳感器。所述的桶形陣列周向上布置9個(gè)，在縱向上布置10層，見(jiàn)圖8；在復(fù)合材料桶型件承力結(jié)構(gòu)部件的鋪設(shè)過(guò)程中，將陣列式傳感器鋪設(shè)纖維和樹(shù)脂上，將多維桿傳感器的引線接出來(lái)，然后再接著鋪纖維和樹(shù)脂，使多維桿傳感器埋在復(fù)合材料里面，引線接口在外面。

實(shí)施例二的集成方式

所述陣列式傳感器的鋪在飛機(jī)機(jī)身的筒體或飛船的桶體輪結(jié)構(gòu)中，其間距和排距與復(fù)合材料筒體的檢測(cè)部位的尺寸相協(xié)調(diào)；在復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)部件的鋪設(shè)過(guò)程中，將陣列式傳感器鋪設(shè)纖維和樹(shù)脂上，將多維桿傳感器的引線接出來(lái)，然后再接著鋪纖維和樹(shù)脂，使多維桿傳感器埋在復(fù)合材料里面。傳感器產(chǎn)生的信號(hào)由導(dǎo)線引出。

所述實(shí)施例只是上述技術(shù)方案的組合之一，實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，不同的陣列排布方式、不同多維桿本身的空間布置方式和不同的導(dǎo)線連接方式等不同的組合，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。