[发明专利]用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构及CFRP筋的制作方法

说明书

本发明公开了一种用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构及CFRP筋的制作方法，其特征是：在CFRP筋中设置各电极，包括两个端电极和两个内部电极，设置检测电路，是在两个端电极之间接入恒流电源，并在恒流电源的电流输出回路中串联设置电流表；在两个内部电极之间设置电压检测回路，电压检测回路中设置电压表；根据检测电路的检测信号计算获得在CFRP筋受到轴向力时，CFRP筋因轴向变形导致的本体电阻的变化值，判断CFRP筋的应力状态，实现针对CFRP筋的应力状态的实时监测。

技术领域

本发明涉及用于指示材料电阻及其电阻变化值的多电极传感器结构，尤其是一种用于精确识别FRP导电复合材料的电阻值及电阻值变化，从而监测材料受力情况的传感器及CFRP筋的制作方法，用于实施结构监测。

背景技术

目前，对于低电导率的导电复合材料，一般使用直流两端电极法进行电阻测试，虽然在测试过程中存在有电极与导电复合材料的接触电阻，但其影响较小。但是，对于具有中或较高电导率的导电复合材料而言，两端电极法中的电极接触电阻对其电导率测试值影响显著。为消除两端电极法接触电阻对测量结果的影响，可将监测电路设计为电压极与电流极不重合的形式，最常见的为四电极电路。

CFRP为公知的高导电率材料，使用两电极法测试其电阻存在较大误差。但若设计为多电极，一般需要存在更多的断面，用于设置电极；但是对于使用连续纤维(以CFRP为例)的构件，如何在不削弱连续纤维承载力的条件下设置多电极，一直未得到有效解决。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构及CFRP筋的制作方法；将其应用在CFRP筋的构件中，避免CFRP筋出现中间断面，以期不仅能精确地测出CFRP筋电阻及其变化值，而且能保障CFRP筋不存在纤维断面，保障其承载力，实现CFRP筋受力与受力监测的一体化。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构的特点是：

在CFRP筋中设置各电极，包括端电极和内部电极，所述端电极是一一对应分处在CFRP筋的左右两端的第一电极和第二电极；所述内部电极是设置在所述CFRP筋的内部、且一一对应分处在不同轴向位置上的第三电极和第四电极；

设置检测电路，是在第一电极和第二电极之间接入恒流电源，并在恒流电源的电流输出回路中串联设置电流表；在第三电极和第四电极之间设置电压检测回路，在所述电压检测回路中设置电压表；根据电流表和电压表的检测信号计算获得在CFRP筋受到轴向力时，CFRP筋因轴向变形导致的本体电阻的变化值，并以此判断CFRP筋的应力状态，实现针对CFRP筋的应力状态的实时监测。

本发明用于智能张拉的FRP无损多电极传感结构的特点也在于：所述CFRP筋为多片薄片状CFRP纤维基体的层叠结构，相邻薄片状CFRP纤维基体之间，分别对应于第三电极和第四电极所在位置处，是以导电胶相互粘接，形成内部电极；在所述内部电极以外的位置上，相邻薄片状CFRP纤维基体之间是以树脂胶粘接形成CFRP筋本体；所述第一电极和第二电极是在所述CFRP筋本体的端面利用导电胶粘接铜片，形成端电极。

本发明CFRP筋的制备方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、以平面基板为模板，将CFRP纤维束张拉并平铺固定于平面基板上，在各内部电极所在位置处利用玻璃条进行覆盖；

步骤2、在所述平面基板上连同CFRP纤维束涂刷树脂胶，经养护使树脂胶固结，脱模并去掉玻璃条即得薄片状CFRP纤维基体；

步骤3、在薄片状CFRP纤维基体上，对应于内部电极所在位置处涂布导电胶，多片薄片状CFRP纤维基体进行层叠，使得分别对应于第三电极和第四电极所在位置处由导电胶相互粘接，导电胶固结即成型为内部电极，形成具有内部电极的层叠状CFRP筋；