測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)層間接觸狀態(tài)的傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)層間接觸狀態(tài)的傳 感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠充分利用不同材料的物理力學(xué)特性，具有剛度大、抗高壓、強(qiáng)度 高、耐久性好的優(yōu)點(diǎn)，因此復(fù)合結(jié)構(gòu)在土木、機(jī)械、航空航天、化學(xué)等領(lǐng)域廣為流行。
[0003] 然而，大型復(fù)合結(jié)構(gòu)在日常服役中不可避免會(huì)受到?jīng)_擊荷載、溫度荷載、環(huán)境侵蝕 等復(fù)雜力學(xué)行為，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中處于一種不斷變化的隨機(jī)多維受力狀態(tài)。這 種復(fù)雜的多維受力狀態(tài)使得復(fù)合結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)無(wú)法預(yù)測(cè)和計(jì)算；特別是在生產(chǎn)、加工、運(yùn) 輸以及安裝或施工過(guò)程中，復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅受到靜力荷載，還受到更為復(fù)雜的動(dòng)力荷載。因 此，復(fù)合結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)加工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要對(duì)大型復(fù)合結(jié)構(gòu)層間的接觸狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0004] 現(xiàn)有用于測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)的位移傳感器有內(nèi)調(diào)式光纖位移傳感器和外調(diào)式光纖位 移傳感器（王光輝，袁國(guó)青.FBG傳感器在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用[A].材料工程， 2010,增I :110-115 ;沈維亮，朱啟榮，解明如.基于光纖光柵傳感器的玻璃纖維復(fù)合材料層 間應(yīng)變測(cè)試的實(shí)驗(yàn)分析[J].力學(xué)季刊，2013, 03:463-469)。內(nèi)調(diào)式光纖位移傳感器利用微 彎效應(yīng)來(lái)反映待測(cè)物理量的變化，根據(jù)光強(qiáng)與待測(cè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)定量描述物理 量的變化。此方法系統(tǒng)復(fù)雜，位移測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍小，對(duì)加工精度要求高，調(diào)式繁瑣，工程應(yīng) 用較少。外調(diào)式光纖位移傳感器通過(guò)光通量來(lái)識(shí)別物理量的變化。內(nèi)調(diào)式和外調(diào)式光纖位 移傳感器通常用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料層間位移測(cè)量，在含有較大粒徑夾雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)中需 作特殊處理，且測(cè)量效果波動(dòng)較大。
[0005] 因此，需要提出一種新型的專門用于測(cè)量大型復(fù)合結(jié)構(gòu)層間接觸狀態(tài)的傳感器， 能夠?qū)?fù)合結(jié)構(gòu)層間的滑移和脫開狀態(tài)反映出來(lái)，不僅能夠用于測(cè)量用于測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)在 生產(chǎn)加工過(guò)程中的層間狀態(tài)，還能監(jiān)測(cè)復(fù)合結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)中的層間接觸狀態(tài)，特別地，能夠測(cè) 量大型復(fù)合結(jié)構(gòu)層間的三維立體變化狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種便于安裝 的測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)層間接觸狀態(tài)的傳感器，能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)層間的脫開和滑移 狀態(tài)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)層間接觸狀態(tài)的傳感器，所述復(fù) 合結(jié)構(gòu)包括相鄰的第一層和第二層，所述傳感器包括感應(yīng)芯和一外殼，所述外殼位于復(fù)合 結(jié)構(gòu)的第一層內(nèi)，所述感應(yīng)芯具有與復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二層固定相連的第一端、與所述外殼固 定連接的第二端以及位于所述外殼內(nèi)的本體；所述感應(yīng)芯的表面設(shè)有多個(gè)應(yīng)變片，所述應(yīng) 變片靠近所述第一端。
[0008] 優(yōu)選地，所述感應(yīng)芯的橫截面為正方形，具有四個(gè)側(cè)面，所述感應(yīng)芯的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫 截面的邊長(zhǎng)為a，L/a大于4。
[0009] 優(yōu)選地，所述應(yīng)變片有4個(gè)，分別粘貼在感應(yīng)芯的四個(gè)側(cè)面。
[0010] 優(yōu)選地，所述應(yīng)變片上設(shè)有導(dǎo)線，所述導(dǎo)線從所述復(fù)合結(jié)構(gòu)中引出。
[0011] 優(yōu)選地，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二層中預(yù)埋有固定件，所述感應(yīng)芯的第一端與所述固 定件固定連接。
[0012] 優(yōu)選地，所述固定件為螺母，所述感應(yīng)芯的第一端通過(guò)螺紋與所述螺母連接。
[0013] 優(yōu)選地，所述外殼為一端開口的薄壁圓筒。
[0014] 優(yōu)選地，所述外殼的開口端通過(guò)密封墊與復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二層相接觸。
[0015] 優(yōu)選地，所述感應(yīng)芯的第二端通過(guò)螺母與所述薄壁圓筒的筒底相連接。
[0016] 如上所述，本發(fā)明涉及的傳感器，具有以下有益效果：所述傳感器通過(guò)在感應(yīng)芯表 面設(shè)置應(yīng)變片，能夠同時(shí)測(cè)量大型復(fù)合結(jié)構(gòu)層間的滑移和脫開狀態(tài)，且能多維立體地反映 復(fù)合結(jié)構(gòu)層間的真實(shí)狀態(tài)；制作成本低，便于安裝，測(cè)量簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明的剖視圖。
[0019] 圖3為圖2中I - I剖視圖。
[0020] 圖4為外殼的剖視圖。
[0021] 圖5為圖4中II一II剖視圖。
[0022] 圖6為密封墊的側(cè)視圖。
[0023] 圖7為復(fù)合結(jié)構(gòu)層間錯(cuò)動(dòng)示意圖。
[0024] 圖8為圖7中Y-Z平面示意圖。
[0025] 圖9為感應(yīng)芯截面放大示意圖。
[0026] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0027] 1感應(yīng)芯
[0028] 11 第一端
[0029] 12 第二端
[0030] 13 本體
[0031] 14固定裝置
[0032] 2 外殼
[0033] 3應(yīng)變片
[0034] 31 導(dǎo)線
[0035] 4密封墊
[0036] 51 第一層
[0037] 52 第二層
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明 書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0039] 須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭 示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故 不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明 所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范 圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"等的用語(yǔ)，亦僅為便于 敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更 技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0040] 本發(fā)明提供一種測(cè)量復(fù)合結(jié)構(gòu)層間接觸狀態(tài)的傳感器，如圖1所示，所述復(fù)合結(jié) 構(gòu)包括相鄰的第一層51和第二層52,在外界因素的影響下，該第一層51和第二層52之間 出現(xiàn)脫開和滑移狀態(tài)，所述傳感器測(cè)量的即是該脫開和滑移狀態(tài)。如圖2所示，所述傳感器 包括感應(yīng)芯1和一外殼2,所述外殼2位于復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一層51內(nèi)，復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一層51 和第二層52之間出現(xiàn)脫開和滑移狀態(tài)時(shí)，感應(yīng)芯1會(huì)彎曲變形，因此，感應(yīng)芯1的側(cè)面和外 殼2的內(nèi)壁之間應(yīng)留有一定間距，確保感應(yīng)芯1變形時(shí)不會(huì)碰觸到所述外殼2的內(nèi)壁。
[0041] 如圖1及圖2所示，所述感應(yīng)芯1具有與復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二層52固定相連的第一端 11、與所述外殼2固定連接的第二端12以及位于所述外殼2內(nèi)的本體13。優(yōu)選地，所述感 應(yīng)芯1的材質(zhì)可以采用金屬。感應(yīng)芯1的第一端11與復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二層52可選用以下方 式固定連接，如圖1所示，在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的第二層52中預(yù)埋固定件14,也可將固定件14 粘貼或錨固在第二層52中，所述感應(yīng)芯1的第一端11與所述固定件14固定連接，該固定 件14可以是螺母，所述感應(yīng)芯1的第一端11通過(guò)螺紋與所述螺母連接，也可采用其他連接 方式連接所述感應(yīng)芯1的第一端11和所述固定件14,如焊接。如圖2、圖4和圖5所示，優(yōu) 選地，所述外殼2為一端開口的薄壁圓筒，所述感應(yīng)芯1的第二端12通過(guò)螺