Измерительное устройство, способ его изготовления и способ измерения силы - RU2016142595A
Код документа: RU2016142595A
Формула
1. Измерительное устройство, содержащее стенку и преобразователь, причем преобразователь образован корпусом и множеством электродов, закрепленных на указанном корпусе на расстоянии друг от друга;
преобразователь выполнен таким образом, что электрический импеданс, определяемый при помощи указанного множества электродов, меняется в зависимости от деформации, которой подвергается преобразователь; при этом,
если смотреть в направлении, перпендикулярном к поверхности указанной стенки, по меньшей мере два электрода из указанного множества электродов отделены друг от друга;
причем преобразователь расположен под указанной поверхностью стенки.
2. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее переходный слой, сцепленный со стороной преобразователя и отделяющий преобразователь от указанной поверхности стенки.
3. Измерительное устройство по п. 2, в котором переходный слой и стенка выполнены из одного материала, в частности, из битумно-минеральной смеси.
4. Измерительное устройство по п. 3, в котором переходный слой и стенка выполнены заодно.
5. Измерительное устройство по п. 1, выполненное таким образом, что если сила приложена к измерительному устройству в направлении, перпендикулярном к указанной поверхности стенки, преобразователь деформируется в основном в указанном направлении, перпендикулярном к стенке, и импеданс, измеряемый между электродами указанного множества электродов, меняется.
6. Измерительное устройство по п. 1, выполненное таким образом, что если сила приложена к измерительному устройству в направлении, перпендикулярном к указанной поверхности стенки, преобразователь деформируется в основном в плоскости, по существу параллельной указанной стенке, и импеданс, измеряемый между электродами указанного множества электродов, меняется.
7. Измерительное устройство по п. 1, в котором корпус преобразователя представляет собой тонкий слой, то есть слой толщиной менее 1/10 по меньшей мере одного из двух других присущих размеров указанного корпуса.
8. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее соединительный слой, расположенный между корпусом преобразователя и поверхностью, смежной с корпусом преобразователя, при этом соединительный слой сцеплен с корпусом преобразователя и с указанной смежной поверхностью.
9. Измерительное устройство по п. 1, в котором корпус преобразователя содержит пьезорезистивный полимер или смесь нескольких пьезорезистивных полимеров, или смесь по меньшей мере одного полимера с проводящими микро- и наночастицами, или смесь битумно-минеральной смеси или битума с микро- и наночастицами.
10. Измерительное устройство по п. 1, в котором корпус преобразователя содержит проницаемую решетку из микро- и/или наночастиц, при этом указанные микро- и/или наночастицы включают в себя одну или несколько частиц из следующего списка:
a) углеродные нанотрубки, в частности, в виде случайной или организованной решетки,
b) самосцепляющиеся микро- или наночастицы,
c) листы из графена, графита или из восстановленного или не восстановленного оксида графена.
11. Лента, содержащая множество измерительных устройств по любому из пп. 1-10, закрепленных на ленте.
12. Датчик, содержащий по меньшей мере одно измерительное устройство по любому из пп. 1-10 и систему определения импеданса, соединенную с электродами по меньшей мере одного преобразователя указанного по меньшей мере одного измерительного устройства и выполненную с возможностью определения импеданса и/или изменения импеданса указанного по меньшей мере одного преобразователя.
13. Датчик по п. 12, содержащий набор преобразователей, расположенных в виде решетки, в частности, образуя матрицу, и дополнительно содержащий средства для идентификации, какие преобразователи являются активными или задействованными в данный момент.
14. Дисплей, выполненный с возможностью отображения переменных данных, содержащий по меньшей мере одно измерительное устройство по любому из пп. 1-10.
15. Способ измерения силы, содержащий следующие этапы, на которых:
a) подготавливают преобразователь, образованный корпусом и множеством электродов, закрепленных на указанном корпусе на расстоянии друг от друга, при этом преобразователь выполнен таким образом, чтобы электрический импеданс, определяемый при помощи указанного множества электродов, менялся в зависимости от деформаций, которым подвергается преобразователь;
b) к указанному преобразователю прикладывают силу в таком направлении, чтобы, если смотреть в этом направлении, по меньшей мере два электрода из указанного множества электродов, были отделены друг от друга; и
c) измеряют изменение импеданса под действием прикладываемой силы; и
d) определяют прикладываемую силу в зависимости от указанного изменения импеданса.
16. Способ изготовления измерительного устройства, содержащего стенку и преобразователь, включающий этапы, на которых:
a) множество электродов вводят в контакт с корпусом, при этом корпус и указанные электроды выполнены таким образом, чтобы электрический импеданс, определяемый при помощи указанного множества электродов, менялся в зависимости от деформаций, которым подвергается корпус, связанный с указанным множеством электродов;
при этом корпус и указанное множество электродов образуют преобразователь; и
b) выполняют стенку;
при этом этапы а) и b) осуществляют таким образом, чтобы преобразователь располагался под поверхностью стенки, причем,
если смотреть в направлении, перпендикулярном к указанной поверхности, по меньшей мере два из указанных электродов отделены друг от друга.
17. Способ изготовления дорожного покрытия, содержащий следующие этапы:
A) готовят опорную поверхность;
B) на указанную опорную поверхность укладывают по меньшей мере один слой битумно-минеральной смеси, располагая в нем по меньшей мере один преобразователь таким образом, чтобы дорожное покрытие содержало измерительное устройство, изготовленное способом по п. 16.
