一种基于柔性气体的传感纤维网络的制作方法

1.本发明涉及空间环境检测技术领域，具体涉及一种基于柔性气体的传感纤维网络。


背景技术：

2.目前，地下管网是我国城市化建设进程中的重中之重，是发挥城市功能，确保城市经济、社会健康、协调发展的重要物质基础，呈现着错综复杂、相互交叠的立体特征，城市地下管网是城市基础设施建设的重要组成部分，是一座城市能量输送、物质传输、信息传递、排涝减灾和废物排弃的重要载体。
3.目前地下管网的气压检测都是通过气压阀门的方式，但是对于深埋于地下的气体管网中的气压检测是没有办法通过气压阀门对于目前的地下气体运输网络，其主要存在的问题为：地下气体输送管网长埋于地下，没有办法对其工作状态进行实时检测。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于柔性气体的传感纤维网络，所述的柔性气体的传感纤维网络包括：径向电阻束、纬向电阻束和支撑圈；
5.径向电阻束和纬向电阻束均阵列式的设置多组，径向电阻束和纬向电阻束相互垂直设置并形成网格结构，气流的方向与径向电阻束、纬向电阻束的分布面垂直；支撑圈形成支撑结构，用于使径向电阻束和纬向电阻束展开；
6.电阻测量仪，与径向电阻束和纬向电阻束电连接，用于检测并获得径向电阻束和纬向电阻束的电阻值；
7.控制器，控制器用于构建一个平面坐标系，对径向电阻束和纬向电阻束进行排序，并以径向电阻束作为横坐标x，纬向电阻束作为纵坐标y；控制器接收各个径向电阻束和纬向电阻束对应的电阻r
xi
和r
yi
，并计算电阻差
△rxi
＝r
xi-r
xi’，
△ryi
＝r
yi-r
yi’，其中，r
xi’和r
yi’分别是无气体流动时各个径向电阻束和纬向电阻束的电阻；获得f
xi
、f
yi
和总压力并查找一个预先的设置的总压力-气体流动风力信息表，获得气体流动风力；对f
xi
和f
yi
分别进行其坐标上的正态分布；然后进行三维拟合处理获得气体流动风力的三维分布模型。
8.优选的：所述径向电阻束和纬向电阻束相互间隔穿插设置并形成交叉点，使径向电阻束和纬向电阻束的分布面处于同一连接层面。
9.优选的：所述径向电阻束、纬向电阻束的分布面存在气流方向差，形成径向电阻束和纬向电阻束的两个连接层面。
10.优选的：所述径向电阻束和纬向电阻束均由碳纤维轴心和基体聚合物组成。
11.优选的：所述基体聚合物是以注塑方式包覆在碳纤维轴心的表面，基体聚合物固化在碳纤维轴心上形成具有弹性的柔性复合层。
12.优选的：所述基体聚合物是tps、tpo、tpv、sbs、sis、sebs、epm、poe中的一种。
13.优选的：所述径向电阻束和纬向电阻束均由若干根碳纤维丝拧结而成。
14.优选的：所述f
xi
和f
yi
的获得方法：查找一个预先设置电阻差-风力信息表，获得径向电阻束和纬向电阻束对应的气体流动风力f
xi
和f
yi
。
15.优选的：所述f
xi
和f
yi
的获得方法：通过计算获得计算获得其中s为径向电阻束或者纬向电阻束的横截面积，k为径向电阻束和纬向电阻束的弹性系数，f为调节因子，p为径向电阻束或者纬向电阻束的电阻率。
16.本发明的技术效果和优点：通过对径向电阻束和纬向电阻束进行电阻检测可以避免径向电阻束和纬向电阻束间的相互作用干扰，通过检测径向电阻束和纬向电阻束上的电阻，可以大大的减少传感纤维网络的厚度，并增加传感纤维网络的柔性，且缩减成本，实现超薄设计，检测能力强，适用能力广。通过三维模型显示气体流动分布，显示能力强，观察清晰明了。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种基于柔性气体的传感纤维网络的实施例1的立体结构示意图。
18.图2为本发明提出的一种基于柔性气体的传感纤维网络的实施例2的立体放大结构示意图。
19.附图标记说明：径向电阻束1，纬向电阻束2，支撑圈3。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
21.实施例1
22.参考图1，在本实施例中提出了一种基于柔性气体的传感纤维网络，用于感应气体的分布及流速，所述的柔性气体的传感纤维网络包括：径向电阻束1、纬向电阻束2和支撑圈3。
23.参考图1，径向电阻束1和纬向电阻束2均阵列式的设置多组，径向电阻束1和纬向电阻束2相互垂直设置并形成网格结构，网格结构用于对气流进行感应，气流的方向与径向电阻束1、纬向电阻束2的分布面垂直，径向电阻束1、纬向电阻束2的分布面可以存在气流方向差，从而形成径向电阻束1和纬向电阻束2的两个连接层面。径向电阻束1和纬向电阻束2均具有一定的柔韧性，由碳纤维轴心和基体聚合物组成。所述基体聚合物可以注塑方式包覆在碳纤维轴心的表面，基体聚合物固化在碳纤维轴心上形成具有弹性的柔性复合层。基
体聚合物可以是tps、tpo、tpv、sbs、sis、sebs、epm、poe中的一种。当然还可以是其他的材质组成，具体在此不做赘述。所述的支撑圈3形成支撑结构，使径向电阻束1和纬向电阻束2展开，支撑圈3可以使径向电阻束1和纬向电阻束2分布面向四周拉伸，支撑圈3可以是框架结构，框架结构可以给径向电阻束1和纬向电阻束2的分布层足够的支撑力，具体在此不做赘述。每一束径向电阻束1和纬向电阻束2都由若干根碳纤维丝拧结而成，做成麻花状，可以有效防止碳纤维束散开，从而影响到电阻测量的正确性；拧紧后的碳纤维束具有更大的横截面积和更好的导电性，从而提高测量电阻的精确性。
24.电阻测量仪，与径向电阻束1和纬向电阻束2电连接，用于检测并获得径向电阻束1和纬向电阻束2的电阻值。
25.控制器，与电阻测量仪电连接或者无线连接，控制器用于构建一个平面坐标系，这个平面坐标系覆盖整个径向电阻束1、纬向电阻束2，具体在此不做赘述。对径向电阻束1和纬向电阻束2进行排序，并以径向电阻束1作为横坐标x，纬向电阻束2作为纵坐标y。当径向电阻束1和纬向电阻束2受到气体流动压力时，控制器接收各个径向电阻束1和纬向电阻束2对应的电阻r
xi
和r
yi
，并计算电阻差
△rxi
＝r
xi-r
xi’，
△ryi
＝r
yi-r
yi’，其中，r
xi’和r
yi’分别是无气体流动时各个径向电阻束1和纬向电阻束2的电阻。查找一个预先设置电阻差-风力信息表，从而获得径向电阻束1和纬向电阻束2对应的气体流动风力f
xi
和f
yi
。众所周知，所述的电阻差-风力信息表可以通过实验获得，当然还可以通过计算获得即从而计算获得f
xi
和f
yi
，其中s为径向电阻束1或者纬向电阻束2的横截面积，k为径向电阻束1和纬向电阻束2的弹性系数，f为调节因子，可以通过实验获得，p为径向电阻束1或者纬向电阻束2的电阻率，可通过实验获得，本计算公式为理论计算，且假设径向电阻束1和纬向电阻束2进行拉伸时，径向电阻束1和纬向电阻束2的横截面积不变，具体在此不做赘述。计算获得总压力并通过查找一个预先的设置的总压力-气体流动风力信息表，从而获得气体流动风力。并对f
xi
和f
yi
分别进行其坐标上的正态分布。然后进行三维拟合处理获得气体流动风力的三维分布模型，三维拟合处理为将x、y上的线进行平滑覆盖，为现有技术，具体在此不做赘述。通过对径向电阻束1和纬向电阻束2进行电阻检测可以避免径向电阻束1和纬向电阻束2间的相互作用干扰，通过检测径向电阻束1和纬向电阻束2上的电阻，可以大大的减少传感纤维网络的厚度，并增加传感纤维网络柔性，且缩减成本，实现超薄设计，检测能力强，适用能力广。
26.实施例2
27.参考图2，当然径向电阻束1和纬向电阻束2还可以相互间隔穿插设置并形成交叉点，从而使径向电阻束1和纬向电阻束2的分布面处于同一连接层面，会使径向电阻束1和纬向电阻束2的分布厚度减小，从而可以制作成超薄的传感纤维网络。
28.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。