CN110159758B - 一种压力容器及制作方法、压力容器应力检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压力容器及制作方法、压力容器应力检测系统及方法，涉及压力容器技术领域，为解决传统压力容器不能避免因内外部作用引起的损坏甚至爆炸事故发生，实现及时预警提示功能。本发明的压力容器，包括容器本体，所述容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层。本发明的压力容器用于盛装液体或气体。

Description

一种压力容器及制作方法、压力容器应力检测系统及方法

技术领域

本发明涉及压力容器技术领域，尤其涉及一种压力容器及制作方法、压力容器应力检测系统及方法。

背景技术

压力容器是指盛装液体或者气体、并承载一定压力的设备，压力容器的罐体结构是该类产品的核心部件，罐体结构在受到腐蚀、磨损、刺穿、氧化、瞬时高压、光热老化等内外部作用时，会使罐体整体的承压性能不均衡，使罐体局部甚至整体发生形态的改变，从而会导致罐体破裂、破损、严重变形甚至爆炸，使产品整体报废。

在日常生活中，电热水器的内胆即为常见的压力容器，电热水器的内胆破裂漏水、内胆爆炸等质量和安全事故时常发生，给消费者造成了人身伤害以及经济损失。

目前针对电热水器的内胆，在产品设计环节，一般是依据经验进行，内胆的形状、结构、钢板厚度等参数的设计缺少理论依据和检测数据支持；在产品制造、质量检测方面，目前通用的办法是通过循环打压次数来验证是否合格。

但是，对于这些质量检测合格的压力容器，其安装环境、用户的使用习惯以及产品的实际工作状态等均不相同，这些差异化的内外部影响因素仍有可能引起压力容器损坏甚至爆炸事故的发生，因此，对压力容器进行实时监测，及时发出预警提示，规避安全风险，具有重要的实用价值。

发明内容

本发明提供一种压力容器及制作方法、压力容器应力检测系统及方法，可检测压力容器器壁的受压情况，并及时发出预警信号。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种压力容器，包括容器本体，所述容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层。

本发明提供的这种压力容器，在容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层，当容器本体受压发生形变时，容器本体的外壁上涂覆的压电复合材料层也同时发生对应形变，基于压电材料的压电效应，在压电材料发生形变时，材料表面会产生电荷和电压，并且电压的大小与形变成正比，因此，在容器本体发生形变时，通过收集压电复合材料层表面的电压数据，通过分析该电压的大小，即可得知容器本体受压情况，从而可以及时采取保护措施，避免压力容器损坏甚至爆炸的情况发生。

进一步地，所述压电复合材料层由压电纳米材料、表面活性剂和光固化树脂制成。

进一步地，所述压电纳米材料为锆钛酸铅、钛酸钡、铋铁氧体中的一种或几种以任意比例的组合。

进一步地，所述表面活性剂为三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯。

一种压力容器的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、将压电纳米材料在去离子水中进行超声分散形成悬浊液，然后向所述悬浊液中加入表面活性剂，得到混合溶液；

步骤二、对所述混合溶液进行回流处理；

步骤三、对经过回流处理的所述混合溶液进行离心处理，然后去除上层液，并用无水乙醇清洗沉淀固体，再进行干燥后，得到固体产物；

步骤四、将所述固体产物与光固化树脂混合，并球磨得到压电复合材料溶胶原料；

步骤五、将所述压电复合材料溶胶原料均匀涂覆在容器本体的外壁上，并用紫外灯辐照进行固化，形成压电复合材料层。

本发明提供的压力容器的制作方法，将压电纳米材料通过表面活性剂处理，降低压电纳米材料的团聚，增强压电纳米材料的分散性，然后将其与光固化树脂均匀混合形成溶胶，并涂覆在容器本体外壁上。经过表面活性剂处理的压电纳米材料在光固化树脂中均匀分散，因此，涂覆在容器本体外壁上的溶胶在凝固后形成性能均一的压电复合材料层。

进一步地，所述步骤一中的所述压电纳米材料与所述表面活性剂的重量比为1:0.5-1:1.5。

进一步地，所述步骤二中的所述混合溶液在600-1200r/min的搅拌条件以及120-180℃的温度条件下进行回流3-5h。

进一步地，所述步骤三中的所述沉淀固体用无水乙醇清洗3-5次，干燥温度为60℃。

进一步地，所述步骤四中的所述固体产物与所述光固化树脂的体积比率为0.05:1-0.5:1，并且球磨时间为30min。

进一步地，所述步骤五中的紫外灯光照强度为20w，辐照时间为10-30s。

一种压力容器应力检测系统，包括容器本体、微处理器和丝束电极组件，所述容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层，所述丝束电极组件一端与所述压电复合材料层的表面电连接，另一端与所述微处理器电连接；所述丝束电极组件用于向所述微处理器传输所述压电复合材料层发生形变后、形变区域内与丝束电极组件电连接的每一个点位处分别产生的电压数据，所述微处理器用于接收所述电压数据，所述微处理器根据每一个点位处产生的所述电压数据的大小判断容器本体受压情况、并在至少一个点位处产生的所述电压数据超出安全范围时发出预警信号。

本发明提供的压力容器应力检测系统，在容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层，当压力容器受到内外部作用时，容器本体发生局部或者整体形变，此时涂覆在容器本体的外壁上的压电复合材料层也同时发生对应形变，基于压电材料的压电效应，当压电复合材料层发生形变时会产生电荷和电压，并且电荷和电压与压电复合材料层的形变大小成正比，微处理器通过丝束电极组件收集压电复合材料层产生的电压数据，并通过该数据检测容器本体发生的形变大小，如果形变超出安全范围则及时发出预警信号，接收到预警信号的用户，可及时做出处理措施，避免容器本体损坏、破裂甚至爆炸。

进一步地，所述丝束电极组件包括绝缘固定基板和多根金属电极，所述绝缘固定基板上设置有以阵列形式排列分布的多个小孔，所述金属电极分别插入所述绝缘固定基板上的小孔中，每根所述金属电极一端与所述压电复合材料层的表面电连接，另一端与所述微处理器电连接。

进一步地，所述丝束电极组件与微处理器之间通过集束导线电连接，所述集束导线内设置有多根分支，所述分支的一端分别与所述金属电极一一对应电连接，所述分支的另一端集成为一根导线并与所述微处理器电连接。

进一步地，还包括显示装置，所述显示装置与所述微处理器电连接，所述显示装置用于显示所述微处理器接收的所述电压数据或根据所述电压数据输出图形、图像信息。

一种压力容器应力检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对丝束电极组件中以阵列形式排列的金属电极进行编号并将每根金属电极的阵列位置与编号的对应信息储存在微处理器中；

步骤二、将丝束电极组件用于与压电复合材料层电连接的一端固定在外壁涂敷有压电复合材料层的压力容器的待检测部位上，金属电极与压电复合材料层直接接触；

步骤三、所述微处理器通过所述丝束电极组件获取所述压电复合材料层发生形变后、与丝束电极组件的金属电极接触的点位处产生的电压数据；

步骤四、当所述微处理器获取的电压数据中、至少有一个点位处产生的电压数据的大小超出安全区间时，微处理器发出预警信号或者启动自动保护操作。

本发明提供的压力容器应力检测方法，对金属电极的阵列位置信息进行编号，并储存在微处理器中，当容器本体发生形变时，压电复合材料层同时发生形变，在形变区域内与丝束电极组件电连接的每一个点位处分别产生电压数据，该电压数据传输至微处理器，微处理器接收数据并分析后，即可得知压电复合材料层上对应点位处的形变大小，当电压数据超出安全区域时，微处理器发出预警信号或者启动自动保护操作，避免压力容器损害或者爆炸的情况发生。

进一步地，所述微处理器获取的电压数据通过等高线地图或者三维分布图的形式显示。

进一步地，所述自动保护操作包括对压力容器内部泄压或者停止对压力容器加压。

附图说明

图1为本发明实施例的压力容器应力检测系统结构示意图。

图2为本发明实施例的丝束电极组件的结构示意图。

图3为本发明实施例的压电复合材料制备过程示意图。

图4为本发明实施例中示例1和示例2初始混合状态效果图。

图5为本发明实施例中示例1和示例2静置5h后效果图。

图6为本发明实施例中示例3中经过表面活性剂处理后、得到的具有良好分散性的压电纳米材料效果图。

图7为本发明实施例中示例4中经过表面活性剂处理后、得到的具有良好分散性的压电纳米材料效果图。

附图标记：1、容器本体；2、微处理器；3、压电复合材料层；4、金属电极；5、绝缘固定基板；6、集束导线；7、显示装置；8、丝束电极组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的压力容器应力检测系统及方法进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种压力容器，如图1所示，包括容器本体1，所述容器本体1的外壁上涂覆有压电复合材料层3。

本发明实施例提供的这种压力容器，在容器本体1的外壁上涂覆有压电复合材料层3，当容器本体1受压发生形变时，容器本体1的外壁上涂覆的压电复合材料层3也同时发生对应形变，基于压电材料的压电效应，在压电材料发生形变时，材料表面会产生电荷和电压，并且电压的大小与形变成正比，因此，在容器本体1发生形变时，通过收集压电复合材料层3表面的电压数据，分析该电压的大小，即可得知容器本体1受压变形情况，从而可以及时采取保护措施，避免压力容器损坏甚至爆炸的情况发生。

本发明实施例提供的所述压电复合材料层3由压电纳米材料、表面活性剂和光固化树脂制成。如图3所示，经过表明活性剂处理的压电纳米材料具有较好的分散性，能够在光固化树脂中均匀分布，不会发生沉降或团聚，因此，涂覆在容器本体外壁上的溶胶在凝固后能够形成性能均一的压电复合材料层。

优选地，本发明实施例中所述压电纳米材料为锆钛酸铅、钛酸钡、铋铁氧体中的一种或几种以任意比例的组合。所述表面活性剂为三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯。

一种压力容器的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、将压电纳米材料在去离子水中进行超声分散形成悬浊液，然后向所述悬浊液中加入表面活性剂，得到混合溶液；

步骤二、对所述混合溶液进行回流处理；

步骤三、对经过回流处理的所述混合溶液进行离心处理，然后去除上层液，并用无水乙醇清洗沉淀固体，再进行干燥后，得到固体产物；

步骤四、将所述固体产物与光固化树脂混合，并球磨得到压电复合材料溶胶原料；

步骤五、将所述压电复合材料溶胶原料均匀涂覆在容器本体1的外壁上，并用紫外灯辐照进行固化，形成压电复合材料层3。

本发明实施例提供的压力容器的制作方法，如图3所示，将压电纳米材料通过表面活性剂处理，提高压电纳米材料的分散性，然后与光固化树脂均匀混合形成溶胶，并涂覆在容器本体1外壁上，溶胶在凝固后形成性能均一的压电复合材料层。

优选地，所述步骤一中的所述压电纳米材料与所述表面活性剂的重量比为1:0.5-1:1.5。

优选地，所述步骤二中的所述混合溶液在600-1200r/min的搅拌条件以及120-180℃的温度条件下进行回流3-5h。

优选地，所述步骤三中的所述沉淀固体用无水乙醇清洗3-5次，干燥温度为60℃。

优选地，所述步骤四中的所述固体产物与所述光固化树脂的体积比率为0.05:1-0.5:1，并且球磨时间为30min。

优选地，所述步骤五中的紫外灯光照强度为20w，辐照时间为10-30s。

以下对上述制作方法做出详细说明：

示例1

本示例中压电纳米材料采用锆钛酸铅，取锆钛酸铅纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯50g，在800r/min搅拌条件下，将上述混合液在150℃温度条件下进行回流4h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h。取10g锆钛酸铅纳米材料和10g表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料分别加入到10g光固化树脂中，超声分散5min后静置5h。如图4、图5所示，实验发现，未经表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料在静置半小时后出现沉降，沉于试剂瓶底部，而经过表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料在静置5h后仍然呈现良好分散性。

示例2

本示例中压电纳米材料采用钛酸钡，取钛酸钡纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯50g，在1000r/min搅拌条件下，将上述混合液在150℃温度条件下进行回流4h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h。取9g钛酸钡纳米材料和9g表面活化处理的钛酸钡纳米材料分别加入到3g光固化树脂中，超声分散5min后静置5h。如图4、图5所示，实验发现，未经表面活化处理的钛酸钡纳米材料在静置半小时后出现沉降，沉于试剂瓶底部，而经过表面活化处理的钛酸钡纳米材料在静置5h后仍然呈现良好分散性。

由示例1和示例2可知，如图4、图5所示，经过表面活性剂处理的压电纳米材料能够呈现出良好的分散性，良好的分散性能够保证材料在光固化树脂中均匀分布，当涂覆在容器本体1外壁上时，可确保各个区域的压电复合材料层具有材料性能的均一性；而未经过表面活性剂处理的压电纳米材料，如图4、图5所示，短时间内即出现沉降，沉于试剂瓶底部，将未经过表面活性剂处理的压电纳米材料与光固化树脂进行混合时易出现纳米材料的团聚，导致涂覆到容器本体1外壁上的压电复合材料层各区域材料性能差异，影响容器本体1外壁上的受压情况的检测精度和结果。

示例3

本示例中压电纳米材料采用锆钛酸铅，取锆钛酸铅纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯25g，在1200r/min搅拌条件下，将上述混合液在180℃温度条件下进行回流5h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h，得到具有良好分散性的表面活化的锆钛酸铅纳米材料。取上述表面活化处理的锆钛酸铅纳米材料分别加入到光固化树脂中，二者体积比率为0.05：1，球磨30min使纳米材料与树脂充分混合均匀，得到压电复合材料溶胶原料。将所制得的压电复合材料溶胶原料在洁净的载玻片上均匀涂膜，用20W光照强度的紫外灯辐照30s进行固化成型。如图6所示，该压电复合材料固化后，压电纳米材料分布均匀，因此，将该材料涂覆在容器本体1的外壁上，能够保证各个区域材料性能的均一性，保证压力容器应力检测的准确性。

示例4

本示例中压电纳米材料采用钛酸钡，取钛酸钡纳米材料50g超声分散于去离子水中形成悬浊液，然后向上述悬浊液中加入表面活性剂三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯75g，在600r/min搅拌条件下，将上述混合液在120℃温度条件下进行回流3h。利用高速离心机离心分离，抛去上层液，所得沉淀物用无水乙醇洗涤3次，60℃温度条件下干燥12h，得到具有良好分散性的表面活化的钛酸钡纳米材料。取上述表面活化处理的钛酸钡纳米材料分别加入到光固化树脂中，二者体积比率为0.5：1，球磨30min使纳米材料与树脂充分混合均匀，得到压电复合材料溶胶原料。将所制得的压电复合材料溶胶原料在洁净的载玻片上均匀涂膜，用20W光照强度的紫外灯辐照10s进行固化成型。如图7所示，该压电复合材料固化后，压电纳米材料分布均匀，因此，将该材料涂覆在容器本体1的外壁上，能够保证各个区域材料性能的均一性，保证压力容器应力检测的准确性。

本发明实施例中制备的压电复合材料层3代替传统的压力检测传感器，系统更加简单，可靠性高；而且压电复合材料层3不受压力容器本体1形状、结构制约，直接涂覆在容器本体1外壁，与容器本体1外壁面接触，增大了对压力容器检测的范围和精度；而且制备的压电复合溶胶材料只需通过传统的喷涂、浸涂或者滚涂等成熟技术涂覆在容器本体1外壁上即可，无需专业或特殊设备，制作简单，周期短。

一种压力容器应力检测系统，如图1所示，包括容器本体1、微处理器2和丝束电极组件8，所述容器本体1的外壁上涂覆有压电复合材料层3，所述丝束电极组件8一端与所述压电复合材料层3的表面电连接，另一端与所述微处理器2电连接；所述丝束电极组件8用于向所述微处理器2传输所述压电复合材料层3发生形变后、形变区域内与丝束电极组件电连接的每一个点位处分别产生的电压数据，所述微处理器2用于接收所述电压数据，所述微处理器2根据每一个点位处产生的所述电压数据的大小判断容器本体1受压情况、并在至少一个点位处产生的所述电压数据超出安全范围时发出预警信号。

本发明实施例提供的压力容器应力检测系统，在容器本体1的外壁上涂覆有压电复合材料层3，当压力容器受到内外部作用时，容器本体1发生局部或者整体形变，此时涂覆在容器本体1的外壁上的压电复合材料层3发生对应形变，基于压电材料的压电效应，当压电复合材料层3发生形变时会产生电荷和电压，并且电荷和电压与压电复合材料层3的形变大小成正比，微处理器2通过丝束电极组件8收集压电复合材料层3产生的电压数据，并通过该数据检测容器本体1发生的形变大小，如果形变超出安全范围则及时发出预警信号，接收到预警信号的用户，可及时做出处理措施，避免容器本体1损坏、破裂甚至爆炸。

需要指出的是，丝束电极组件8中以阵列形式排列分布的金属电极数量多，电极间距小，在容器本体1产生形变、并使压电复合材料层3同时产生形变时，在丝束电极组件8覆盖的形变区域内采集电压数据，微处理器2收集到这些数据后，可根据每一个电压值的大小进行判断，并输出图形、图像信息，当某一个点位或者多个点位的电压值大于安全区间时，则说明该区域产生的形变超出容器本体1的安全承受范围，即有可能损坏容器本体1，此时，微处理器2发出预警信号，接收到信号的用户可及时采取保护措施，从而防止压力容器损坏或者爆炸。

优选地，如图2所示，所述丝束电极组件8包括多根金属电极4和绝缘固定基板5，所述绝缘固定基板5上设置有以阵列形式排列分布的多个小孔，所述金属电极分别插入所述绝缘固定基板上的小孔中，每根所述金属电极4一端与所述压电复合材料层3的表面电连接，另一端与所述微处理器2电连接。微处理器2通过某根金属电极4传输的电压数据，就可以获取该根金属电极4对应的压电复合材料层2上的点位发生的形变的大小，从而精确检测容器本体1的受压情况。

需要指出的是，丝束电极组件8的多根金属电极4彼此不接触，为分立的阵列结构，在测量电压数据时可避免短路发生。在现有技术中，金属电极4的直径为毫米级，优选铜线或不锈钢线，人为手工制作即可实现金属电极4之间相互不接触；如果金属电极4的直径小于毫米级，则可通过精密机械加工实现，这些是现有的常规技术手段，因此不再详细描述。

由于金属电极4数量较多，为使金属电极4与微处理器2连接更加便捷，如图2所示，所述丝束电极组件8与微处理器2之间通过集束导线6电连接，所述集束导线6内设置有多根分支，所述分支的一端分别与所述金属电极一一对应电连接，所述分支的另一端集成为一根导线、并与所述微处理器电连接。由此，微处理器2与集束导线6中多根分支集成为一根导线的一端电连接即可，连接更加简单、便捷。

为更加直观的得知容器本体1的受压情况，如图1所示，还包括显示装置7，所述显示装置7与所述微处理器2电连接，所述显示装置7用于显示所述微处理器2接收的所述电压数据或根据所述电压数据输出图像、图像信息。通过显示装置7将获取的压电复合材料层3因发生形变而产生的电压数据显示出来，能够直观的得知容器本体1的受压情况，并及时实施保护措施。

一种压力容器应力检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对丝束电极组件8中以阵列形式排列的金属电极4进行编号，并将每根金属电极的阵列位置与编号的对应信息储存在微处理器中；

步骤二、将丝束电极组件8用于与压电复合材料层3电连接的一端固定在外壁涂敷有压电复合材料层3的压力容器的待检测部位上，金属电极4与压电复合材料层3直接接触；

步骤三、所述微处理器2通过所述丝束电极组件8获取所述压电复合材料层3发生形变后、与丝束电极组件8的金属电极4接触的点位处产生的电压数据；

步骤四、当所述微处理器2获取的电压数据中、至少有一个点位处产生的电压数据的大小超出安全区间时，微处理器2发出预警信号或者启动自动保护操作。

本发明实施例提供的压力容器应力检测方法，对金属电极4的阵列位置信息进行编号，并储存在微处理器2中，当容器本体1发生形变时，压电复合材料层3同时发生形变，形变区域内与丝束电极组件电连接的每一个点位处分别产生的电压数据传输至微处理器2，微处理器2接收数据并分析后，即可得知压电复合材料层上对应点位处的形变大小，当电压数据超出安全区域时，微处理器2发出预警信号或者启动自动保护操作，避免压力容器损害或者爆炸的情况发生。

本发明实施例中提供的所述微处理器2获取的电压数据通过等高线地图或者三维分布图的形式显示。显示装置7上显示电压数据的方式有多种，例如，直接通过数值形成的列表来显示，但是这种显示方式产生大量的数值，查看压力容器受压情况时，需要从所有数据中先确定哪些数值超出安全范围，然后进一步确定该数值对应的压电复合材料层3上的位置，然后才能确定压力容器表面哪个区域受压过大，该过程费时费力，不够便捷。本发明实施例中优选通过等高线地图或者三维分布图的形式来显示电压数据，通过等高线地图中的坐标可轻松确定压力容器各位置的形变情况；三维分布图能够形成三维空间内的受力分布情况，能够显示出压力容器发生形变后的形状，因此，能够直观的看到受压过大的区域。

本发明实施例中所述自动保护操作包括对压力容器内部泄压或者停止对压力容器加压。微处理器2在确定某一区域形变超出安全范围时，可以发送信号，使压力装置自动泄压或者直接对整体系统断电、从而停止对压力容器加压，形成自我保护程序，防止用户为能及时采取相关措施，而导致压力容器发生破损或者爆炸事故。

优选地，所述预警信号通过声、光或者图像的形式发布。本发明实施例中通过声音提示、灯光闪烁或者在显示装置7上直接显示受压过大的区域的图像等较为直观的形式对用户发送预警信号，使用户能够第一时间得知并采取处理措施。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种压力容器，其特征在于，包括容器本体，所述容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层，所述压电复合材料层由压电纳米材料、表面活性剂和光固化树脂均匀混合制成。

2.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述压电纳米材料为锆钛酸铅、钛酸钡、铋铁氧体中的一种或几种以任意比例的组合。

3.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述表面活性剂为三甲氧基甲硅基甲基丙烯酸丙酯。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的压力容器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将压电纳米材料在去离子水中进行超声分散形成悬浊液，然后向所述悬浊液中加入表面活性剂，得到混合溶液；

步骤二、对所述混合溶液进行回流处理；

步骤三、对经过回流处理的所述混合溶液进行离心处理，然后去除上层液，并用无水乙醇清洗沉淀固体，再进行干燥后，得到固体产物；

步骤四、将所述固体产物与光固化树脂混合，并球磨得到压电复合材料溶胶原料；

步骤五、将所述压电复合材料溶胶原料均匀涂覆在容器本体的外壁上，并用紫外灯辐照进行固化，形成压电复合材料层。

5.根据权利要求4所述的压力容器的制作方法，其特征在于，所述步骤一中的所述压电纳米材料与所述表面活性剂的重量比为1:0.5-1:1.5。

6.根据权利要求4所述的压力容器的制作方法，其特征在于，所述步骤二中的所述混合溶液在600-1200r/min的搅拌条件以及120-180℃的温度条件下进行回流3-5h。

7.根据权利要求4所述的压力容器的制作方法，其特征在于，所述步骤三中的所述沉淀固体用无水乙醇清洗3-5次，干燥温度为60℃。

8.根据权利要求4所述的压力容器的制作方法，其特征在于，所述步骤四中的所述固体产物与所述光固化树脂的体积比率为0.05:1-0.5:1，并且球磨时间为30min。

9.根据权利要求4所述的压力容器的制作方法，其特征在于，所述步骤五中的紫外灯光照强度为20w，辐照时间为10-30s。

10.一种压力容器应力检测系统，其特征在于，包括容器本体、微处理器和丝束电极组件，所述容器本体的外壁上涂覆有压电复合材料层，所述丝束电极组件一端与所述压电复合材料层的表面电连接，另一端与所述微处理器电连接；所述丝束电极组件用于向所述微处理器传输所述压电复合材料层发生形变后形变区域内与丝束电极组件电连接的每一个点位处分别产生的电压数据，所述微处理器用于接收所述电压数据；所述微处理器根据每一个点位处产生的所述电压数据的大小判断容器本体受压情况，并在至少一个点位处产生的所述电压数据超出安全范围时发出预警信号。

11.根据权利要求10所述的压力容器应力检测系统，其特征在于，所述丝束电极组件包括绝缘固定基板和多根金属电极，所述绝缘固定基板上设置有以阵列形式排列分布的多个小孔，所述金属电极分别插入所述绝缘固定基板上的小孔中，每根所述金属电极一端与所述压电复合材料层的表面电连接，另一端与所述微处理器电连接。

12.根据权利要求11所述的压力容器应力检测系统，其特征在于，所述丝束电极组件与微处理器之间通过集束导线电连接，所述集束导线包括多根分支，所述分支的一端分别与所述金属电极一一对应电连接，所述分支的另一端集成为一根导线，并与所述微处理器电连接。

13.根据权利要求10所述的压力容器应力检测系统，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与所述微处理器电连接，所述显示装置用于显示所述微处理器接收的所述电压数据或根据所述电压数据输出图形、图像信息。

14.一种压力容器应力检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对丝束电极组件中以阵列形式排列的金属电极进行编号，并将每根金属电极的阵列位置与编号的对应信息储存在微处理器中；

步骤二、将丝束电极组件用于与压电复合材料层电连接的一端固定在外壁涂敷有压电复合材料层的压力容器的待检测部位上，金属电极与压电复合材料层直接接触；

步骤三、所述微处理器通过所述丝束电极组件获取所述压电复合材料层发生形变后与丝束电极组件的金属电极接触的点位处产生的电压数据；

步骤四、当所述微处理器获取的电压数据中，至少有一个点位处产生的电压数据的大小超出安全区间时，微处理器发出预警信号或者启动自动保护操作。

15.根据权利要求14所述的压力容器应力检测方法，其特征在于，所述微处理器获取的电压数据通过等高线地图或者三维分布图的形式显示。

16.根据权利要求14所述的压力容器应力检测方法，其特征在于，所述自动保护操作包括对压力容器内部泄压或者停止对压力容器加压。

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