薄膜压力传感器混凝土柱压力监测可行性研究

李培刚，赵 雄，刘 丹，李俊奇，霍 钊，宣淦清

(1.上海应用技术大学轨道交通学院，上海 201418； 2.长安大学公路学院，西安 710064)

随着社会的快速发展，混凝土结构在土木、交通、水利等行业得到广泛应用，这些结构在长期服役过程中受到外界因素作用影响，其健康安全会受到一定威胁，传统的健康监测多从结构部件拉应变或位移来监测和评判，这对一些结构在关键部位传力失效或是不均匀传力等特征并未能较好监测[1-3]。混凝土结构在服役中，自身质量以及外荷载的作用最终都会通过部件和基础结构传给大地，其中，压力是其传递的主要特征。传统的压电传感器或其他传感器，由于测试原理等原因，无法直接测试压力[4-5]。薄膜压力传感器作为一种新型的传感器，由于具有体积小等特征，将其嵌入到被检测物体内部，对结构本身受力影响较小，并且可有效地对结构压力进行监测[6-10]。薄膜压力传感器一般是将力敏材料印刷在2个基材上，通过绝缘胶水粘住，引出端子进行测试。图1为目前广泛采用的薄膜压力传感器，传感器对于外界来说是一个电阻，当不受力时电阻很大。传感器受到压力时会引起力敏材料电阻发生变化，压力越大，电阻越小，其压阻特性表现为电阻与压力呈幂函数关系，电阻倒数与压力值呈近似线性关系[11-13]。

图1 薄膜压力传感器

目前，不少学者开展结构压力监测，张力[14]采用土压力盒对风井井筒进行压力监测；芮瑞[15]对膜式土压力盒进行了标定试验，通过测量膜的变形(挠曲)量获取压力值；……