[发明专利]地下结构力致发光色敏传感器制作和安装及其监测系统

权利要求书

1.一种地下结构力致发光色敏传感器，其特征是：压力色敏传感器结构为一圆柱形结构和底部有一凸出的柱帽组成，圆柱形的顶部为透光性较好的钢化玻璃，圆柱形柱体外层为压力色敏传感器的保护层外壳，该外壳由镀铬钢片组成，保护内部色敏薄膜在横向受力后不变形；圆柱钢片内部为色敏薄膜，薄膜外面包有一层黑色绝缘塑料管，该塑料管能够减少色敏薄膜的漏光及不受外界电磁场的干扰，同时也能防水，黑色绝缘塑料管及其包的色敏薄膜伸出钢片外壳下端形成传感器凸出的柱帽，它是传感器中色敏薄膜接受传力杆传来的压力；

传感器下部为传力杆，它由其上端板和下端板以及中间至少3个支撑杆组成，通过调节中间支撑杆的长度，可以将色敏薄膜和测点紧密连接起来，从而使传感器柱帽与测点耦合良好。

2.根据权利要求1所述的色敏传感器，其特征是：在压力色敏传感器上设有作为传感器的预警需要以及和POINT连接以进行数据采集的数据接收端口。

3.一种地下结构力致发光色敏传感器制作方法，其特征是：该色敏传感器制作工艺如下：

第一步：色敏传感器基材选择

选择制作色敏薄膜的无机异构体和参晶缓色辅助基材，根据传感器对色敏度的要求确定无机异构体微胶囊尺寸，测定该基材中有机大分子团的分布，根据对分子团受压后跃迁能量的计算，判断基材是否满足传感器色敏度的要求；

第二步：色敏薄膜制作

色敏基材确定后，根据传感器尺寸大小，制作在压力作用下自发光的色敏薄膜，将色敏基材放入坩锅内，在融化温度内(400度-1200度)，分3个阶段分别加入SrTiO3、激活剂和助溶剂材料进行调制、组合，冷却后将形成的薄膜粗材进行碾压成规格薄膜；这种薄膜即可在压力的作用下改变自身的颜色，而不需要外界提供能源；

第三步：色敏传感器封装

将检测合格的色敏薄膜按设计发光要求做成不同灵敏度的受压发光体，在其外面用防锈能力较好的镀铬钢片作为传感器的保护层，传感器的底部受压面上连接有可调节长度的传力杆，通过传力杆可以让传感器感知远处土体中的压力；为了保证传感器的耐久性，设计了传感器的封装技术，其主要有以下工艺：(i)传感器防水处理；(ii)传感器光路设计(iii)传感器压力接触面传力装置设计；最后根据传感器使用环境，进行传感器封装工艺现场检测；

第四步：色敏传感器标定

对压力色敏传感器的发光灵敏度、光谱分布、产光率、综合耐久性等指标进行检验，并进行基于传感器标称灵敏度的技术参数标定，完成色敏传感器的成型制作。

4.根据权利要求3所述的色敏传感器制作方法，其特征是：所述的第一步中，制作传感器色敏薄膜的无机异构体和参晶缓色辅助基材，可为无机噻吩衍生物聚合物和单晶SrTiO3材料。

5.根据权利要求1所述的色敏传感器制作方法，其特征是：所述的第二步，在色敏薄膜制作中，根据发光颜色的要求，在冷却工艺过程中逐步添加铝酸锶敏化剂，加强色敏传感器发光效果。

6.根据权利要求1所述的色敏传感器制作方法，其特征是：所述的第二步，在色敏薄膜制作中，在融化温度内(400度-1200度)，在最佳摄氏940度温度环境下，5分钟后基材开始全部融化，在15分钟、32分钟和48分钟三个时间间隔阶段内，分别依次加入SrTiO3、激活剂和助溶剂材料与融化的材料进行调制和组合，冷却后将形成的薄膜粗材进行碾压成规格薄膜。

7.一种地下结构力致发光色敏传感器安装技术，其特征是：该压力色敏传感器安装技术的工艺步骤如下：

第一步：传感器测点的选择

根据具体的地下结构受力状态，分析计算出具有代表性的所有监测点，根据传感器埋设和维修的约束条件，结合监测规范、规程，得出结构监测的合理测点，最后通过现场校验对比，测试并验证所选测点的正确性；

第二步：传感器传力杆的定位

根据监测对象赋存空间，选择传感器埋设坐标；设计传感器传力装置中耦合传力杆的长度和端部伸入土体中的长度，保证压力色敏薄膜与被监测体形成有效接合，使色敏传感器发出的颜色真实反应监测对象的应力状况；

第三步：传感器检验和标定

确定传感器的有效工作状态，然后根据传感器工作环境和可见度，完成传感器初始输出颜色信号的调试和标定，对完成标定的传感器，需要将测试标定监测对象相关信息以GIS形式存入数据采集系统DSP的EPPROM内存片中，完成压力色敏传感器信息初始化工作。