[发明专利]一种基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料

权利要求书

1.一种基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料，其特征在于，包括：匹配层、压电元件、屏蔽层和绝缘层；

所述压电元件与所述绝缘层连接；所述屏蔽层与所述压电元件和所述绝缘层连接；所述屏蔽层与所述匹配层连接。

2.根据权利要求1所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料，其特征在于，所述压电元件为核心感知元件，具有正负极，在其正极表面喷涂绝缘层。

3.根据权利要求1所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料，其特征在于，所述屏蔽层用液体屏蔽材料喷涂。

4.根据权利要求1所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料，其特征在于，所述匹配层为复合材料，通过在低阻抗的基体材料中加入高阻抗材料使复合材料的声阻抗达到设计的声阻抗值。

5.根据权利要求4所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料，其特征在于，所述低阻抗的基体材料选择环氧树脂，所述高阻抗材料选择金属粉末。

6.根据权利要求5所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料，其特征在于，所述匹配层的厚度为四分之一个波长，声阻抗的公式为：

Z₂＝ρν＝Z₁Z₃

其中，Z₁、Z₂、Z₃分别为压电元件、匹配层和混凝土介质的声阻抗，ρ、ν为匹配层的密度和波速。

7.基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备材料；

基于所述材料，制作屏蔽层和绝缘层；

基于所述材料，制作匹配层。

8.根据权利要求7所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料的制作方法，其特征在于，所述材料包括：压电元件、屏蔽导线、传感器模具、绝缘漆、液体屏蔽材料、环氧树脂胶和高强度灌浆料。

9.根据权利要求7所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料的制作方法，其特征在于，所述制作屏蔽层和绝缘层的方法包括：所述屏蔽导线连接压电元件的正负极，其正极做绝缘处理，紧接着在所述压电元件的两侧喷涂屏蔽薄层，待屏蔽薄层固化后将所述压电元件固定在模具中。

10.根据权利要求7所述的基于超声匹配层设计原理的混凝土新型智能骨料的制作方法，其特征在于，制作匹配层的方法包括：将环氧树脂胶和固化剂按一定比例称取制备成基体，添加混凝土灌浆料和金属粉末搅拌均匀，对上述搅拌完成的混合物抽真空处理，直至气泡完全消除；最后，将制备好的匹配层混合物导入模具中固化一定时间后，进行脱模处理得到高灵敏度新型混凝土智能骨料传感器。