[0036]本实用新型的有益效果为:
[0037]1、本实用新型传感器与混凝土结构物具有很好的相容性，能够与混凝土结构物共同工作。
[0038]2、本实用新型传感器性能稳定，使用寿命长，植入存活率高，能用来长期监测混凝土结构物内部应力应变状况。
[0039]3、本实用新型传感器制作灵活简便，可根据监测要求灵活调整传感器的外形以及内部结构，适用性较强。
[0040]4、本实用新型传感器埋设简单，易于使用。
[0041]5、本实用新型传感器成本较低，有益于推广使用。
【附图说明】
[0042]图1是本实用新型混凝土结构物应力应变传感器的典型外形示意图；
[0043]图2是本实用新型混凝土结构物应力应变传感器的内外结构示意图；
[0044]图3是本实用新型混凝土结构物应力应变传感器在混凝土结构物中的布设过程准备不意图；
[0045]图4是本实用新型混凝土结构物应力应变传感器在混凝土结构物中布设完成后的示意图。
[0046]图中，1:环氧树脂机敏材料基体;2:内置电极;3:外接导线;4:外部封装层;5:混凝土结构物，6:开槽，7:应力应变传感器。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0048]如图1所示的是混凝土结构物应力应变传感器典型外形，图2所示的混凝土结构物应力应变传感器的内外结构图，混凝土结构物应力应变传感器，包括环氧树脂机敏材料基体1、内置电极2、外接导线3和外部封装层4;内置电极2按一定间距平行排列于环氧树脂机敏材料基体I内部，并与应力应变传感器7受力面平行;外接导线3焊接于所述内置电极2上并延伸至环氧树脂机敏材料基体I外;所述外部封装层4均匀包裹在所述环氧树脂机敏材料基体I表面;应力应变传感器7在投入使用前需要对环氧树脂机敏材料基体的机敏性进行测试，确定其在拉力以及压力作用下，内部应力与应力应变传感器7电阻变化率的定量关系。
[0049]环氧树脂机敏材料基体I为环氧树脂(可采用双酚A型环氧树脂)和纳米导电填料(可采用碳纳米管)均匀混合，并采用固化剂(可采用多元胺类固化剂)进行固化后得到的复合材料。环氧树脂与纳米导电填料混合可采用机械搅拌配合超声分散法，也可采用高速乳化剪切法进行，环氧树脂与固化剂的比例可根据环氧树脂与固化剂的化学反应式进行计算，导电填料的用量要同时考虑传感器造价、工程要求以及传感器本身的灵敏性(例如多壁碳纳米管采用0.5*1:%?1(^1:%)进行确定。
[0050]内置电极2可采用导电性较好的金属网，金属网表面要平整，表面洁净无钝化，金属网丝的直径不超过1mm，金属网丝过粗易影响传感器的性能。金属网丝的间距一般为2mm?15mm，间距太大会降低电极的有效性，间距太小会导致传感器内部出现断层，影响传感器的性能。具体的间距要根据传感器的大小以及金属网丝的直径确定，传感器尺寸较大可采用较大间距，金属网丝直径较小可采用较小的间距，所述内置电极之间的间距根据混凝土结构物内部应力应变监测所需的精细程度确定，监测越精细所述内置电极的分部间距越小。
[0051]外接导线3可采用常规金属丝导线，外部包裹绝缘皮，通过焊锡焊接到所述内置电极2上。
[0052]外部封装层4为环氧树脂固化物，与所述环氧树脂机敏材料基体I采用同样的材料类型以及混合比例，以保证整个传感器的协调统一。
[0053]本实用新型应力应变传感器可直接在混凝土结构物浇筑时进行预埋，也可以在已建混凝土结构物中进行直接埋设。以后者为例，本实用新型应力应变传感器的埋设步骤为:
[0054]1.确定混凝土结构物中需要监测应力应变的位置；
[0055]2.根据所需监测的范围确定传感器的外形尺寸，所选外形尺寸要保尽量不影响混凝土结构物本身的整体性；
[0056]3.根据混凝土结构物的监测要求以及传感器的外形尺寸确定传感器内电极的形式以及排列间距；
[0057]4.对混凝土结构物进行卸载和支护保证混凝土结构物处于零外荷载的状态下；
[0058]5.在混凝土结构物监测位置按照传感器外形尺寸以及受力方向进行开槽，如图3，槽的位置要足够精确，以保证传感器能够良好受力，槽的大小要保证传感器能够正好埋入，并留有一定空隙，以便传感器与混凝土结构物的粘接；
[0059]6.配制环氧树脂胶，环氧树脂胶由环氧树脂与固化剂混合而成，二者的材料和配比与传感器基体一致；
[0060]7.将环氧树脂胶涂抹于所开槽的内表面，所涂胶量要保证传感器与混凝土结构物的结合之间不留空隙；
[0061 ] 8.将传感器按照受力方向，外接导线所在面朝外，嵌入所开槽内，如图3，保证传感器按预定位置准确埋入，并使传感器被环氧树脂胶充分包裹，如图4;
[0062]9.待环氧树脂胶体完全凝固且达到强度要求后，去除混凝土结构物的支护。此时可开始对结构物的应力和应变进行监测；
[0063]10.混凝土结构物内部应力应变的变化可以通过传感器两个内置电极之间的电阻率的变化率来表征，并可通过电阻变化率与应力、应变的对应关系找出相应的应力和应变，传感器监测的位置即两电极之间的基体所连接的混凝土部分。
[0064]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.一种混凝土结构物应力应变传感器，其特征是，包括环氧树脂机敏材料基体，所述环氧树脂机敏材料基体内部按设定间距布设若干内置电极，内置电极与环氧树脂机敏材料基体的受力面相平行，环氧树脂机敏材料基体表面均匀包裹有外部封装层;所述内置电极与外接导线连接，外接导线延伸至外部封装层外部。2.如权利要求1所述的应力应变传感器，其特征是，所述内置电极为金属丝纵横垂直交错布置形成的网格状结构。3.如权利要求2所述的应力应变传感器，其特征是，所述内置电极的横向金属丝之间的间距与竖向金属丝之间的间距相等。4.如权利要求2或3所述的应力应变传感器，其特征是，所述内置电极的横向金属丝之间的间距为2?15mm。5.如权利要求2或3所述的应力应变传感器，其特征是，所述内置电极的竖向金属丝之间的间距为2?15mm。6.如权利要求2所述的应力应变传感器，其特征是，组成所述网格状结构的金属丝的直径为O?1mm。7.如权利要求1或2所述的应力应变传感器，其特征是，所述外接导线包括金属丝导线。8.如权利要求7所述的应力应变传感器，其特征是，所述金属丝导线外部包裹有绝缘层。9.如权利要求1或2所述的应力应变传感器，其特征是，所述环氧树脂机敏材料基体由环氧树脂和纳米导电填料的混合物制成。10.如权利要求1或2所述的应力应变传感器，其特征是，所述外部封装层由不含导电填料的环氧树脂固化物制成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种混凝土结构物应力应变传感器，包括环氧树脂机敏材料基体，所述环氧树脂机敏材料基体内部按设定间距布设若干内置电极，内置电极与环氧树脂机敏材料基体的受力面相平行，环氧树脂机敏材料基体表面均匀包裹有外部封装层；所述内置电极与外接导线连接，外接导线延伸至外部封装层外部。本实用新型传感器与混凝土结构物具有很好的相容性，能够与混凝土结构物共同工作。本实用新型传感器性能稳定，使用寿命长，植入存活率高，能用来长期监测混凝土结构物内部应力应变状况。
【IPC分类】G01L1/22
【公开号】CN205352590
【申请号】CN201620114124
【发明人】葛智, 武新胜, 孙仁娟, 高莹, 周健, 李晨, 韩少龙
【申请人】山东大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月4日