專利名稱：含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于建筑工程結(jié)構(gòu)測試領(lǐng)域，具體地是一種含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置。
背景技術(shù)：
在工程結(jié)構(gòu)測試中，梁的彎曲變形是測試最多的性能指標(biāo)之一。測試梁在載荷和外部環(huán)境作用下的靜態(tài)和動態(tài)響應(yīng)，是保證梁正常工作的必要前提。目前使用最多的是粘貼電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片的電阻值隨梁的變形而變化，穩(wěn)定可靠，技術(shù)成熟。但電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)太低，僅為2，而且不適宜作長期監(jiān)測。碳纖維增強水泥對變形有很高的電阻敏感性，受拉時，電阻可逆地增加，受壓時，電阻可逆地減小。在普通的混凝土梁的上表面或下表面敷上一層碳纖維增強水泥，當(dāng)混凝土梁承受彎曲載荷時，通過檢測碳纖維增強水泥的電阻變化，就能對混凝土結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)測。此外碳纖維增強水泥的電阻不僅對其變形非常敏感(壓敏性)，而且對其溫度也十分敏感(溫敏性)當(dāng)溫度升高，電阻將減??；溫度降低，電阻將增大。由于碳纖維增強水泥的壓敏和溫敏兩種效應(yīng)混合在一起，將給測試帶來很大的不便，目前尚無理想且實用的解耦方法。這樣，就造成由于溫度影響引起壓敏自診斷的不穩(wěn)定性。因此，在復(fù)雜環(huán)境下碳纖維增強水泥的壓敏功能穩(wěn)定性研究，成為自診斷機敏混凝土在其結(jié)構(gòu)層次上進行應(yīng)用的關(guān)鍵性問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種靈敏系數(shù)高、適宜作長期監(jiān)測、穩(wěn)定性高的含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置，以克服上述的不足。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是將碳纖維增強水泥敷在普通混凝土梁的上下表面，組成夾層結(jié)構(gòu)，保證碳纖維增強水泥層與原混凝土梁連接牢靠，其特點是在上下碳纖維增強水泥層分別用導(dǎo)電膠對稱地粘上四個電極，上下碳纖維增強水泥層的外面兩個電極分別接入直流恒流電源，中間兩個電極分別測量電壓，其測量電壓輸出與外部的測量儀器相連接；上述上下碳纖維增強水泥層中間兩個電極之間的電阻大致相等；上述上下碳纖維增強水泥層電壓輸出端一個同極性的兩端連接起來，另兩個同極性端作為輸出，而組成一個差動電路，輸出與外部的測量儀器相連接。
由于本實用新型利用碳纖維增強水泥的應(yīng)變敏感性，在普通混凝土梁的上下表面鋪設(shè)碳纖維增強水泥層，組成夾層結(jié)構(gòu)(sandwich)，采用四電極法，并利用差動原理接線，可獲得極高的應(yīng)變-電阻敏感性。碳纖維增強水泥同時還有溫度-電阻敏感效應(yīng)，這種效應(yīng)會給混凝土梁的變形測量帶來很大的誤差?；炷两Y(jié)構(gòu)梁承載發(fā)生彎曲變形，梁上下碳纖維增強水泥層的電阻一個增加，一個減?。欢h(huán)境溫度的變化使梁上下碳纖維增強水泥層的電阻同時增加或減小。根據(jù)這一原理，設(shè)計電路，實現(xiàn)溫度補償。在土木工程結(jié)構(gòu)健康診斷(SHM)中，梁的彎曲變形是監(jiān)測最多的性能指標(biāo)之一。采用碳纖維增強水泥及其夾層結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)在線變形監(jiān)測；由于碳纖維增強水泥與混凝土材料具有良好的材料相容性，其所測信息能真實反映混凝土結(jié)構(gòu)的變形；由于碳纖維增強水泥的本征性，具有持久性好，感應(yīng)體積大，可用于長期監(jiān)測；此外，碳纖維增強水泥的成本低，而且有很好的力學(xué)性能。采用本實用新型結(jié)構(gòu)除有極高的應(yīng)變-電阻敏感性外，還可消除環(huán)境溫度的影響，同時改善了應(yīng)變敏感的穩(wěn)定性。


附圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述，但該實施例不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
本實用新型將碳纖維增強水泥3敷在普通混凝土梁2的上下表面，組成夾層結(jié)構(gòu)，采用四電極測電阻法，(如附圖所示)在普通混凝土梁2試塊上下碳纖維增強水泥3層各粘貼四個電極，依據(jù)四電極法，每一層外面兩個電極通過恒流電源1通電流I，里面兩個電極測電壓。將上層碳纖維增強水泥3與下層碳纖維增強水泥3由一直流雙路恒流源1供電，以保證通過上下層的電流是相等的、恒定的。將上層碳纖維增強水泥3測電壓的正端A與下層碳纖維增強水泥3測電壓的正端C連接起來，上下層測電壓的負端B和D作為差動輸出給外部的測量儀器進行計算和換算，得出電壓差而換算出混凝土梁承載發(fā)生彎曲變形程度，完成測試過程。
權(quán)利要求1.一種含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置，是將碳纖維增強水泥敷在普通混凝土梁(2)的上下表面，組成夾層結(jié)構(gòu)，保證碳纖維增強水泥層(3)與原混凝土梁(2)連接牢靠，在上下碳纖維增強水泥層(3)分別用導(dǎo)電膠對稱地粘上四個電極(A)、(B)、(C)、(D)，上下碳纖維增強水泥層(3)的外面兩個電極分別接入直流恒流電源(1)，中間兩個電極分別測量電壓，其測量電壓輸出與外部的測量儀器相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置，其特征在于上下碳纖維增強水泥層(3)中間兩個電極之間的電阻大致相等。
3.如權(quán)利要求1所述的含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置，其特征在于上下碳纖維增強水泥層(3)電壓輸出端一個同極性的兩端(A)、(C)連接起來，另兩個同極性端(B)、(D)作為輸出，而組成一個差動電路，輸出與外部的測量儀器相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種含溫度補償?shù)母哽`敏度碳纖維水泥基電阻應(yīng)變測量裝置，將碳纖維增強水泥敷在普通混凝土梁的上下表面，組成夾層結(jié)構(gòu)，其特點是在上下碳纖維增強水泥層分別用導(dǎo)電膠對稱地粘上四個電極，外面兩個電極分別接入直流恒流電源，中間兩個電極分別測量電壓，其測量電壓輸出與外部的測量儀器相連接，計算得出電壓差而換算出混凝土梁承載發(fā)生彎曲變形程度，完成測試過程。由于本實用新型采用碳纖維均勻分散在混凝土中，利用碳纖維增強水泥的應(yīng)變敏感性，可獲得極高的應(yīng)變－電阻敏感性。采用本實用新型結(jié)構(gòu)除有極高的應(yīng)變－電阻敏感性外，還可消除環(huán)境溫度的影響，同時改善了應(yīng)變敏感的穩(wěn)定性。
文檔編號G01B7/16GK2621284SQ03254119
公開日2004年6月23日 申請日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者宋顯輝, 李卓球, 鄭立霞, 朱四榮, 王茵 申請人:武漢理工大學(xué)