[发明专利]一种压电应变传感器、传感器应变灵敏度的测试方法及其应用

权利要求书

1.一种压电应变传感器，其特征是：包括压电陶瓷片、硅胶层和封装层，所述压电陶瓷片和硅胶层位于封装层的内部，压电陶瓷片的上表面为正极，下表面为负极，所述正负极上连接有屏蔽导线，屏蔽导线的另一端位于封装层外部并与接头相连，正负极上还附有硅胶层，硅胶层和压电陶瓷片直接与封装层接触。

2.根据权利要求1所述的压电应变传感器，其特征是：从压电陶瓷片负极上引出一部分屏蔽导线作为屏蔽线，所述屏蔽线的末端固定在封装层的外表面上。

3.根据权利要求1所述的压电应变传感器，其特征是：所述压电陶瓷片厚度为1mm；硅胶层厚度为0.5mm；封装层厚度为1mm~2mm。

4.根据权利要求1或3所述的压电应变传感器，其特征是：封装层为质量比为: 4:4:1:1~4:4:1:3的水泥、环氧树脂、固化剂和石墨的混合物，或者是质量比是4:1:1~4:1:3的防腐抗渗性水泥、水和石墨的混合物。

5.根据权利要求4所述的压电应变传感器，其特征是：所述水泥包括硫铝酸盐水泥、硫铝酸钡钙水泥、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或铁铝酸盐水泥，所述环氧树脂包括AB-灌浆树脂、E-55环氧树脂、731环氧树脂、AG80环氧树脂或W95环氧树脂。

6.一种权利要求1所述的压电应变传感器准静态应变灵敏度的测试方法，其特征是：

测试系统包括等强度梁装置，所述等强度梁装置包括梁、支撑杆和底座，梁的一端与支撑杆连接，梁的另一端为自由端，梁的自由端活动连接有砝码，所述梁的上下表面均设有压电应变传感器和应变片，压电应变传感器和应变片位于梁的中心线上，所述压电应变传感器与数据采集系统连接，所述应变片与应变仪连接，应变仪与数据采集系统连接；

测试方法包括以下步骤：在等强度梁的自由端分别一次性加一个砝码、两个砝码和三个砝码，通过数据采集系统采集加载不同个数砝码时应变片和压电应变传感器的输出数据，取每次加载砝码后压电应变传感器输出电压的峰值和加载砝码后应变片稳定后的应变值，将应变片的应变值和压电应变传感器的输出电压的峰值进行线性拟合，所得直线的斜率即为压电应变传感器的准静态应变灵敏度。

7.一种权利要求1所述的压电应变传感器动态应变灵敏度的测试方法，其特征是：

测试系统包括等强度梁装置，所述等强度梁装置包括梁、支撑杆和底座，梁的一端与支撑杆连接，梁的另一端为自由端，梁的自由端与激振器相连，所述激振器与信号发生器相连，梁的上表面或下表面设有压电应变传感器和应变片，压电应变传感器和应变片位于梁的中心线上，所述压电应变传感器与数据采集系统连接，所述应变片与应变仪连接，应变仪与数据采集系统连接；

测试方法包括以下步骤：启动信号发生器并进行正弦激励，使梁在某一固定的激振频率下振动，改变激励正弦信号的幅值来控制激振力的大小，将正弦信号的幅值从0V逐渐增加到3V，每次增加幅度为0.5V，通过数据采集系统采集不同正弦信号幅值下应变片的最大应变幅值和压电应变传感器的最大电压幅值，对应变片的最大应变幅值和压电应变传感器的最大电压幅值进行线性拟合，所得直线的斜率即为该激振频率下压电应变传感器的动态应变灵敏度。

8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征是：激振频率为1-40 Hz。

9.一种权利要求1所述的压电应变传感器在桥梁应变监测中的应用，其特征是：将压电应变传感器贴于桥梁混凝土表面或者埋入桥梁混凝土内部，监测桥梁低频振动状态下混凝土结构应变变化，对桥梁健康状况进行监测。