科创中国

         一、  项目简介

在基于压电导波的结构健康监测方法中，压电传感器常以阵列的形式出现，通常需要数目较多的传感器。传统的安装方法是逐个粘贴、独立连线组网，在实际应用时存在难以保证各个传感器一致性、传感器引线较多，造成较多的引线附加重量、压电传感器的布置效率低等问题。

针对上述问题，团队研究了压电传感器的小型化、轻量化、高可靠设计方法及其与结构的长寿命一体化集成方法。发明了轻量化柔性压电智能夹层传感器，将压电传感器按照一定的工艺，封装在柔性夹层中形成传感网络，并通过标准接口实现信号的输入/输出，最后将该夹层传感器整体布置在结构上实现导波的激发和响应。轻量化柔性压电智能夹层传感器具有重量轻、超薄、结构共形的特点，可以过筋、肋、梁等结构形式，便于复杂结构集成，并且不影响结构装配及性能，传感器网络中各个压电传感器的一致性好，整体性能稳定，可靠性高。

二、创新点及主要技术指标

1、创新点

(1)    发明了压电传感器网络的柔性引线封装、结构共形匹配设计方法，大幅减轻传感器网络重量，并提高了传感器的可靠性；

(2)    发明轻量化柔性压电智能夹层传感器与结构的共固化集成方法，突破传感器与轻量化、长寿命一体化难点。

2、技术指标

l  耐受温度-50℃~150℃；

l  耐受电压＞180Vpp；

l  大面积监测是传感器网络重量＜50g/m²；

l  满足机载高低温、温度冲击、振动、过载等可靠性要求；

l  疲劳寿命大于10⁶次载荷周期。

三、知识产权及获奖

项目组拥有自主知识产权，获得江苏省科学技术一等奖、国防技术发明二等奖。

(1)    袁慎芳，邱雷，黄天翔，大面积复杂构形压电智能夹层与结构耦合的表贴固化方法，专利授权号：ZL201510179860.0.

(2)    邱雷，袁慎芳，任元强，一种集成化的大面积柔性压电夹层传感网络，专利授权号：ZL201410813053.5

(3)    袁慎芳，石晓玲，邱雷，杨伟博，王昊，张逍越，童瑶，带绝缘性能的刚柔结合压电夹层，专利授权号：ZL201110044459.8.

(4)    邱雷，任元强，袁慎芳，邓晓磊，飞行器机电一体化大面积柔性冲击监测智能蒙皮系统，专利申请号：201711287418.5.

(5)    邱雷，汪玉，袁慎芳，邓晓磊，任元强，一种压电传感器网络及其结构健康监测方法，专利授权号：ZL201910714841.1

四、应用领域及市场前景

轻量化压电智能夹层传感器可以实现复杂结构集成，配接导波结构健康监测系统实现结构损伤、冲击等监测，既适用于复合材料结构也适用于金属材料结构，在航空航天、土木、高速铁路、热化工、核能等领域具有广阔的应用前景。

目前，项目组研制的轻量化压电智能夹层传感器被611所、603所、623所、中国商飞、航天一院、中国工程物理研究院等广泛应用。