不同基底厚膜電阻應(yīng)變傳感器的制備與性能研究.pdf

1、本文旨在利用厚膜電阻較高的應(yīng)變敏感性、穩(wěn)定性和較低的電阻溫度系數(shù)等優(yōu)點制作用于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的應(yīng)變傳感器。與其他導電復合材料相比，厚膜電阻最大的特點就是耐久性好，非常適于長期監(jiān)測。本文重點研究將厚膜電阻與巖石或陶瓷以及力學性能較好且質(zhì)地均勻的金屬基底結(jié)合，設(shè)計制作塊式與片式的應(yīng)變傳感器，對不同基底厚膜電阻進行表征，并對傳感器的性能進行測試。主要內(nèi)容包括：
　?。?）通過對多種巖石及金屬進行初篩，選擇出輝長巖及砂巖作為本文中的

2、巖石基底，201、304和430不銹鋼作為金屬基底。分析了輝長巖與砂巖的礦物成分，并對灼燒前后巖石基底彈性模量進行測量，結(jié)果表明經(jīng)過灼燒后兩種巖石基底彈性模量與普通混凝土的彈性模量比較接近。
　　（2）通過絲網(wǎng)印刷的方法制作了不同基底、不同形式的厚膜應(yīng)變傳感器。采用超景深顯微鏡與SEM對不同基底厚膜電阻的表面和界面進行了表征，除輝長巖基底厚膜電阻表面產(chǎn)生大量微裂紋外，其他基底電阻表面質(zhì)量良好，認為影響厚膜電阻質(zhì)量的主要因素為漿料與

3、基底的線膨脹系數(shù)的匹配性。
　?。?）測試了不同基底厚膜電阻應(yīng)變傳感器的穩(wěn)定性，應(yīng)變系數(shù)以及多周加載條件下的性能。陶瓷基底各項性能都最穩(wěn)定，電阻層未產(chǎn)生破壞的情況下，基底的種類對應(yīng)變系數(shù)無明顯影響。不銹鋼基底可大幅提高厚膜電阻傳感器的極限應(yīng)變率。201不銹鋼表面適當?shù)难趸兄谔岣呋着c介質(zhì)層的結(jié)合性能。輝長巖基底電阻層產(chǎn)生裂紋后能夠使傳感器的應(yīng)變系數(shù)急劇增加，最高可達512，但由于裂紋的隨機性，不同試件的應(yīng)變系數(shù)并不相同。彈性模