本發(fā)明涉及一種壓電智能骨料傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，屬于混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近十幾年來，智能材料結(jié)構(gòu)在工程領(lǐng)域中的成功應(yīng)用，為實現(xiàn)真正意義上的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供了有效的途徑。其中，基于壓電陶瓷（如 PZT）的混凝土健康監(jiān)測技術(shù)成為學(xué)術(shù)界的研究熱點，尤其是利用其對混凝土裂縫損傷開展監(jiān)測的相關(guān)研究已經(jīng)取得大量的研究成果。美國休斯敦大學(xué)的Song等首次提出壓電陶瓷片的“智能骨料”（Smart Aggregate，簡稱SA）封裝形式，并利用其對鋼筋混凝土公路橋T型梁進行了裂縫監(jiān)測試驗。沈陽建筑大學(xué)的閻石、孫威等將自制的“智能骨料”運用到各類混凝土構(gòu)件的裂縫監(jiān)測中，提出了以監(jiān)測信號能量值作為損傷識別特征參量的損傷識別方法。伴隨著基于智能結(jié)構(gòu)的思想發(fā)展起來的現(xiàn)場實時在線健康監(jiān)測技術(shù)成果日益突出，使得基于壓電智能材料對混凝土結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測成為可能。但由于壓電智能骨料傳感器在混凝土中容易受到破壞，因此需要對壓電智能骨料傳感器進行封裝，壓電智能骨料封裝工序較為繁瑣，效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種封裝效果好，封裝效率高的壓電智能骨料傳感器封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種壓電智能骨料傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括一鋼模，所述鋼模內(nèi)設(shè)置有壓電智能骨料傳感器，鋼模側(cè)壁穿設(shè)有與壓電智能骨料傳感器相連接的屏蔽導(dǎo)線，所述鋼模內(nèi)腔側(cè)壁和底部鋪設(shè)有塑料薄膜，鋼模內(nèi)腔還灌裝有環(huán)氧樹脂。

進一步的，所述鋼模為圓柱形結(jié)構(gòu)并由兩塊半圓形鋼模板拼接而成，兩半圓形鋼模板兩側(cè)設(shè)置有至少一對相配合的固定夾片，每對相配合的固定夾片之間通過螺栓螺母鎖緊連接。

進一步的，兩半圓形鋼模板其中一側(cè)的拼接縫處設(shè)置有由兩半圓槽拼合成的導(dǎo)線孔，所述屏蔽導(dǎo)線由所述導(dǎo)線孔穿入。

進一步的，鋼模直徑為20~50mm，高度為10~45mm，壁厚為2~4mm；固定夾片上螺栓孔直徑為2~4mm。

進一步的，壓電智能骨料傳感器采用壓電陶瓷片。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：一種如上所述壓電智能骨料傳感器封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括以下步驟：（1）將兩半圓形鋼模板拼接在一起形成鋼模，并將兩半圓形鋼模板之間相配合的固定夾片通過螺栓螺母鎖緊；（2）利用塑料薄膜均勻覆蓋在鋼模內(nèi)壁并利用塑料薄膜對鋼模內(nèi)腔底部進行封底；（3）將壓電智能骨料傳感器作為信號源并利用屏蔽導(dǎo)線連接其正負極；（4）將連接有屏蔽導(dǎo)線的壓電智能骨料傳感器放入鋼模中，屏蔽導(dǎo)線由導(dǎo)線孔穿出；（5）向鋼模中灌裝環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂固化后，拆卸鋼模，清理塑料薄膜層，即完成壓電智能骨料傳感器的封裝工作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)能夠順利完成脫模工作，造價低，封裝效果好，在封裝過程中可以有效提高封裝效率，更易于實現(xiàn)工廠化批量生產(chǎn)，同時構(gòu)造簡單，有效保證壓電智能骨料傳感器在使用過程中不發(fā)生破壞，與混凝土材料相容性好，適用性強。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例構(gòu)造示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中鋼模構(gòu)造示意圖；

圖中標(biāo)號說明：1-鋼模、2-智能骨料傳感器、3-屏蔽導(dǎo)線、4-環(huán)氧樹脂、5-半圓形鋼模板、6-固定夾片。

具體實施方式

如圖1~2所示，一種壓電智能骨料傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括一鋼模1，所述鋼模1內(nèi)設(shè)置有壓電智能骨料傳感器2，鋼模1側(cè)壁穿設(shè)有與壓電智能骨料傳感器2相連接的屏蔽導(dǎo)線3，所述鋼模1內(nèi)腔側(cè)壁和底部鋪設(shè)有塑料薄膜，鋼模內(nèi)腔還灌裝有環(huán)氧樹脂4；灌裝環(huán)氧樹脂保護層后能夠順利完成脫模工作，造價低，封裝效果好，在封裝過程中可以有效提高封裝效率，更易于實現(xiàn)工廠化批量生產(chǎn)用于混凝土結(jié)構(gòu)的壓電智能骨料傳感器，本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，有效保證壓電智能骨料傳感器在使用過程中不發(fā)生破壞，與混凝土材料相容性好，適用性強，為工程上混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程和服役過程監(jiān)測提供了一種良好的傳感器元件。

在本實施例中，所述鋼模1為圓柱形結(jié)構(gòu)并由兩塊半圓形鋼模板5拼接而成，兩半圓形鋼模板兩側(cè)設(shè)置有至少一對相配合的固定夾片6，每對相配合的固定夾片之間通過螺栓螺母鎖緊連接。

在本實施例中，兩半圓形鋼模板其中一側(cè)的拼接縫處設(shè)置有由兩半圓槽拼合成的導(dǎo)線孔，所述屏蔽導(dǎo)線由所述導(dǎo)線孔穿入。

在本實施例中，鋼模直徑為20~50mm，高度為10~45mm，壁厚為2~4mm；固定夾片上螺栓孔直徑為2~4mm。

在本實施例中，壓電智能骨料傳感器采用壓電陶瓷片，具體采用PZT-4，PZT是鋯鈦酸鉛壓電陶瓷的簡稱，PZT-4是中功率發(fā)射、接收兩用型壓電陶瓷。

監(jiān)測時，函數(shù)發(fā)射器發(fā)射波形，通過壓電陶瓷片驅(qū)動電源放大后，經(jīng)屏蔽導(dǎo)線傳入布置于混凝土內(nèi)部的傳感器，激勵壓電智能骨料傳感器中的壓電智能材料產(chǎn)生應(yīng)力波，作為信號發(fā)射端；另一端的壓電智能骨料傳感器作為信號接收器，外接數(shù)字示波器接受信號，利用接收到的信號能量的變化，可以實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷的監(jiān)測，進而判斷結(jié)構(gòu)的使用性能。

一種如上所述壓電智能骨料傳感器封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括以下步驟：（1）將兩半圓形鋼模板拼接在一起形成鋼模，并將兩半圓形鋼模板之間相配合的固定夾片通過螺栓螺母鎖緊；（2）利用塑料薄膜均勻覆蓋在鋼模內(nèi)壁并利用塑料薄膜對鋼模內(nèi)腔底部進行封底；（3）將壓電智能骨料傳感器作為信號源并利用屏蔽導(dǎo)線連接其正負極；（4）將連接有屏蔽導(dǎo)線的壓電智能骨料傳感器放入鋼模中，屏蔽導(dǎo)線由導(dǎo)線孔穿出；（5）向鋼模中灌裝環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂固化后，拆卸鋼模，清理塑料薄膜層，即完成壓電智能骨料傳感器的封裝工作。

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。