本實用新型屬于建筑工程健康監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓電薄膜傳感器的結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是隨著我國高鐵行業(yè)近些年的飛速發(fā)展，很多大跨度的鐵路橋在各地不斷興建，尤其是一些超大鐵路橋，在近些年出現(xiàn)了明顯的增多。對于這些鐵路橋來說，由于跨度大，在使用過程中承受的荷載強度大，荷載形式多，所以如何保證這些橋梁的安全使用以及在出現(xiàn)安全問題之前及時預(yù)警顯得尤為重要。目前，在橋梁健康監(jiān)測領(lǐng)域中使用的傳感器很多，如：位移傳感器、電阻式應(yīng)變片、光柵傳感器等等，但是這些傳感器普遍存在的問題是必須外接電源才能工作，而對于壓電傳感器不存在這樣的問題，壓電傳感器是無源的，只要有應(yīng)變產(chǎn)生，它自身就會對外輸出電荷，因此，壓電傳感器在橋梁的監(jiān)測領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種基于壓電薄膜傳感器的結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)。

本實用新型的技術(shù)方案是：一種基于壓電薄膜傳感器的結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個設(shè)置于路橋檢測位置無外接供電的傳感系統(tǒng)，所述傳感系統(tǒng)通過接口與信號放大系統(tǒng)輸入端相連，所述信號放大系統(tǒng)輸出端與信號接收系統(tǒng)相連，所述信號接收系統(tǒng)輸出端與信號分析系統(tǒng)相連，所述傳感系統(tǒng)為壓電薄膜傳感器。

所述壓電薄膜傳感器包括壓電薄膜、電極、屏蔽層、引線，所述壓電薄膜為碳納米管改性0-3型壓電復(fù)合薄膜。

所述壓電薄膜傳感器通過雙組份環(huán)氧樹脂膠粘于由鋼筋混凝土柱支撐的鋼筋混凝土梁上。

所述壓電薄膜傳感器置于防水盒中，所述防水盒通過熱熔性丁基膠貼于由鋼筋混凝土柱支撐的鋼筋混凝土梁上。

所述防水盒中形成便于引線穿過的通孔。

所述通孔中設(shè)置有橡膠密封圈。

所述信號放大系統(tǒng)由多通道電荷放大器構(gòu)成。

所述信號接收系統(tǒng)主要由DSPACE實時仿真系統(tǒng)構(gòu)成。

所述電極由單組份導(dǎo)電銀漿制成。

本實用新型采用碳納米管改性的0-3型壓電復(fù)合薄膜所制成，該傳感器具有無源性，在使用的過程中不需要外接電源，降低了傳感系統(tǒng)的使用成本。

本實用新型中碳納米管改性的壓電傳感器還具有信號強度高、靈敏度好、在信號傳輸過程中不會出現(xiàn)信號滯后等特點，在該系統(tǒng)中使用這種傳感器可以有效的提高系統(tǒng)的靈敏度和傳感精度。

本實用新型中壓電薄膜傳感器的壓電系數(shù)很穩(wěn)定，在使用的過程中其壓電性能不會出現(xiàn)退化的現(xiàn)象，因此，在使用的過程中不需要進行標(biāo)定，降低了使用成本。

附圖說明

圖1 是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 是本實用新型中傳感系統(tǒng)與鋼筋混凝土梁的連接示意圖；

圖3 是本實用新型中傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4 是本實用新型中的立體圖；

其中：

1 鋼筋混凝土柱 2 鋼筋混凝土梁

3 傳感系統(tǒng) 4 接口

5 信號放大系統(tǒng) 6 信號接收系統(tǒng)

7 信號分析系統(tǒng) 8 壓電薄膜

9 電極 10 屏蔽層

11 引線 12 壓電薄膜傳感器

13 防水盒 14 橡膠密封圈。

具體實施方式

以下，參照附圖和實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明：

如圖1~4所示，一種基于壓電薄膜傳感器的結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個設(shè)置于路橋檢測位置無外接供電的傳感系統(tǒng)3，所述傳感系統(tǒng)3通過接口4與信號放大系統(tǒng)5輸入端相連，所述信號放大系統(tǒng)5輸出端與信號接收系統(tǒng)6相連，所述信號接收系統(tǒng)6輸出端與信號分析系統(tǒng)7相連，所述傳感系統(tǒng)3為壓電薄膜傳感器12。

所述壓電薄膜傳感器12包括壓電薄膜8、電極9、屏蔽層10、引線11，所述壓電薄膜8為碳納米管改性0-3型壓電復(fù)合薄膜。

所述壓電薄膜傳感器12通過雙組份環(huán)氧樹脂膠粘于由鋼筋混凝土柱1支撐的鋼筋混凝土梁2上。

所述壓電薄膜傳感器12置于防水盒13中，所述防水盒13通過熱熔性丁基膠貼于由鋼筋混凝土柱1支撐的鋼筋混凝土梁2上。

所述防水盒13中形成便于引線11穿過的通孔。

所述通孔中設(shè)置有橡膠密封圈14。

所述信號放大系統(tǒng)5由多通道電荷放大器構(gòu)成。

所述信號接收系統(tǒng)6主要由DSPACE實時仿真系統(tǒng)構(gòu)成。

所述電極9由單組份導(dǎo)電銀漿制成。

所述鋼筋混凝土梁2為T型梁。

所述的信號分析系統(tǒng)7采用多通道動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)，最高采樣率：200KHz。

本實用新型的工作過程如下：

將壓電薄膜傳感器12直接粘貼于鋼筋混凝土梁2的表面，接出引線11，壓電薄膜傳感器12上面設(shè)置塑料的防水盒13，防水盒13采用熱熔性丁基膠貼于鋼筋混凝土梁2上；引線11從防水盒13的孔中接出，與電荷放大系統(tǒng)5相連，從電荷放大系統(tǒng)5接出的引線11與信號接收系統(tǒng)6相連，從信號接收系統(tǒng)6接出的引線與信號分析系統(tǒng)7相連。

本實用新型最大的特點是采用壓電薄膜傳感器12作為核心傳感元件，壓電薄膜傳感器12是無源的，在使用過程中不需要外接電源，當(dāng)橋梁上方有荷載作用時，壓電薄膜傳感器12可以隨著結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化自發(fā)產(chǎn)生電荷，該電荷通過電荷放大系統(tǒng)5的放大作用，被信號接收系統(tǒng)6接收，再根據(jù)信號分析系統(tǒng)7即可根據(jù)信號的強弱分析出橋梁在荷載作用下的應(yīng)力與應(yīng)變情況，對橋梁結(jié)構(gòu)實施實時監(jiān)測。

本實用新型中碳納米管改性的壓電傳感器還具有信號強度高、靈敏度好、在信號傳輸過程中不會出現(xiàn)信號滯后等特點，在該系統(tǒng)中使用這種傳感器可以有效的提高系統(tǒng)的靈敏度和傳感精度。

本實用新型中壓電薄膜傳感器的壓電系數(shù)很穩(wěn)定，在使用的過程中其壓電性能不會出現(xiàn)退化的現(xiàn)象，因此，在使用的過程中不需要進行標(biāo)定，降低了使用成本。