CN115247999B - 基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器及方法，其中，格栅传感器基于直书写打印设置于待监测裂纹扩展区域，所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域对应的绝缘基底以及设置于所述绝缘基底上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单元连接电极以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极的传感单元体，其中，多个传感单元体的排布方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向相一致，且任一传感单元体的长度方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向垂直。本发明能有效实现裂纹扩展长度的监测，基于直书写打印工艺，与被裂纹扩展具有良好的损伤一致性，与现有工艺兼容，安全可靠。

Description

基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器及方法

技术领域

本发明涉及一种格栅传感器及方法，尤其是一种基于直书写打印的裂纹 扩展长度监测用格栅传感器及方法。

背景技术

目前，健康监测技术常用的传感器主要有：应变传感器、导波传感器、 光纤传感器、比较真空度传感器、智能涂层传感器、声发射传感器以及涡流 传感器等，其中，不同传感器均有自己的优缺点和实用范围。

疲劳损伤断裂是金属结构失效的主要形式，金属结构在使用过程中受到 交变载荷的作用，不可避免地出现疲劳损伤，在应力集中部位极易产生疲劳 裂纹，裂纹的萌生和扩展会造成结构的破坏，因此，对裂纹进行监测是十分 必要的。但，目前现有健康监测用的传感器均无法有效实现对裂纹扩展长度 的监测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于直书写打印 的裂纹扩展长度监测用格栅传感器及方法，其能有效实现裂纹扩展长度的监 测，基于直书写打印工艺，与被裂纹扩展具有良好的损伤一致性，与现有工 艺兼容，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述基于直书写打印的裂纹扩展长度监测 用格栅传感器，所述格栅传感器基于直书写打印设置于待监测裂纹扩展区域， 且所述待监测裂纹扩展区域的扩展方向指向所述格栅传感器；

所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域对应的绝缘基底以及设置于 所述绝缘基底上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单元连接 电极以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极的传感单元体，其中， 多个传感单元体的排布方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向相一 致，且任一传感单元体的长度方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向垂直。

还包括用于保护监测传感单元的绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖监测 传感单元上，且两条传感单元连接电极正对应的一端露出，以形成所需的监 测传感电极端。

两条传感单元连接电极相互平行，相邻传感单元体间的距离相同。

利用导电银浆在绝缘基底上打印形成所需的传感单元连接电极，利用导 电碳浆打印得到所需的传感单元体，其中，

对任一传感单元体，在所述传感单元体的两端均设置单元体连接端盘， 传感单元体通过两端的单元体连接端盘与传感单元连接电极电连接。

格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度 时，则有：

L＝l×[N-int(R₀/R₁)]

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，N为传感单元 体的数量，R₀为任一传感单元体相对应的电阻，R₁为监测传感单元当前电阻， int为取整运算，int(R₀/R₁)为不超过R₀/R₁的最大整数。

格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度 时，则有：

L＝l×m

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，m为监测传感 单元内传感单元的电阻突变次数。

一种基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器的制备方法，用 于制备格栅传感器，其中，

确定待监测裂纹扩展区域，基于直书写打印将一格栅传感器设置于待监 测裂纹扩展区域，且所述待监测裂纹扩展区域的扩展方向指向所述格栅传感 器；

所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域对应的绝缘基底以及设置于 所述绝缘基底上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单元连接 电极以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极的传感单元体，其中， 多个传感单元体的排布方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向相一 致，且任一传感单元体的长度方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向垂直。

还包括用于保护监测传感单元的绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖监测 传感单元上，且两条传感单元连接电极相同的一端露出，以形成所需的监测 传感电极引出端。

两条传感单元连接电极相互平行，相邻传感单元体间的距离相同；

格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度 时，则有：

L＝l×[N-int(R₀/R₁)]

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，N为传感 单元体的数量，R₀为任一传感单元体相对应的电阻，R₁为监测传感单元当前 电阻，int为取整运算，int(R₀/R₁)为不超过R₀/R₁的最大整数。

两条传感单元连接电极相互平行，相邻传感单元体间的距离相同；

格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度 时，则有：

L＝l×m

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，m为监测 传感单元内传感单元的电阻突变次数。

本发明的优点：基于直书写打印方式将格栅传感器设置于待监测裂纹扩 展区域，利用格栅传感器内的传感单元体可形成若干监测点，可以与被测件 具有良好的损伤一致性，利用直书写完成整个流程打印，较为方便、简单， 且可以通过电阻实时监测裂纹尖端的位置以及待监测裂纹扩展区域的裂纹扩 展长度。

附图说明

图1为本发明格栅传感器的示意图。

图2～图5为本发明格栅传感器的具体工艺步骤示意图，其中，

图2为本发明将绝缘基底打印设置于待监测裂纹扩展区域的示意图。

图3为本发明在绝缘基底上打印得到传感单元连接电极后的示意图。

图4为本发明打印得到传感单元体后的示意图。

图5为本发明打印得到绝缘保护层后的示意图。

图6为本发明格栅传感器的爆炸图。

图7为本发明采用电阻突变次数确定裂纹扩展长度L的示意图。

附图标记说明：1-待监测裂纹扩展区域、2-绝缘基底、3-传感单元连接电 极、4-传感单元连接电极端盘、5-传感单元体、6-传感单元体第一端盘、7-传 感单元体第二端盘、8-绝缘保护层、9-裂纹区。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图5和图6所示：为了能有效实现对裂纹区9的裂纹扩展长度的 监测，对本发明的裂纹扩展长度监测用格栅传感器，具体地：所述格栅传感 器基于直书写打印设置于待监测裂纹扩展区域1，且所述待监测裂纹扩展区域 1的扩展方向指向所述格栅传感器；

所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域1对应的绝缘基底2以及设 置于所述绝缘基底2上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单 元连接电极3以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极3的传感单元 体5，其中，多个传感单元体5的排布方向与待监测裂纹扩展区域1的裂纹长 度扩展方向相一致，且任一传感单元5体的长度方向与待监测裂纹扩展区域1 的裂纹长度扩展方向垂直。

具体地，格栅传感器通过基于直书写打印工艺设置于待监测裂纹扩展区 域1，待监测裂纹扩展区域1具体为裂纹区9向外扩展的区域，即裂纹区9向 外扩展对应的区域即为待监测裂纹扩展区域1，裂纹区9具体可以为金属或非 金属上产生裂纹的区域，裂纹区9以及与所述裂纹区9对应的待监测裂纹扩 展区域1的具体情况可与现有相一致，具体可以根据需要选择确定。

格栅传感器需要设置于所述待监测裂纹扩展区域1，格栅传感器设置于所 述待监测裂纹扩展区域1，具体是指利用所述格栅传感器实现对裂纹区9相对 应的待监测裂纹扩展区域1的监测。所述待监测裂纹扩展区域1的扩展方向 指向所述格栅传感器，即待监测裂纹扩展区域1的裂纹能进入格栅传感器， 以便被所述格栅传感器检测与监测。

本发明实施例中，格栅传感器包括绝缘基底2以及设置于所述绝缘基底2 上的监测传感单元，其中，绝缘基底2与待监测裂纹扩展区域1对应，具体 指绝缘基底2一般位于待监测裂纹扩展区域1外侧，且待监测裂纹扩展区域1 的裂纹会进入绝缘基底2所覆盖的范围内。

具体实施时，监测传感单元包括两条传感单元连接电极3以及若干传感 单元体5，其中，两条传感单元连接电极3相互平行；对任一传感单元体5， 所述传感单元体5均横跨电连接所述两条传感单元连接电极3，即传感单元体 5的两端分别与两条传感单元连接电极3接触并电连接。

具体实施时，任意两条相邻传感单元体5间的距离相一致，相邻传感单 元体5间的距离与裂纹扩展长度监测的分辨率相关，相邻传感单元体5间的距离可以根据需要选择设置，以能满足实际的扩展长度监测为准。多根传感 单元体5的排布方向与传感单元连接电极3的长度方向相一致，传感单元体5 的长度方向与传感单元连接电极3的长度方向垂直，从而利用多根传感单元 体5与两条传感单元连接电极3形成阵列分布的连接配合，即可形成多个裂 纹的监测点。

本发明实施例中，传感单元连接电极3的长度方向一般与待监测裂纹扩 展区域1内裂纹扩展的长度方向相一致，而任一传感单元5体的长度方向与待监测裂纹扩展区域1的裂纹长度扩展方向垂直，所述垂直具体指传感单元5 的长度方向与待监测裂纹扩展区域1的裂纹长度扩展方向夹角为90°，或者 两者夹角与直角的差值位于一个所允许的范围内，体以能满足对待监测裂纹 扩展区域1的裂纹扩展长度的监测为准。

具体工作时，当待监测裂纹扩展区域1内的裂纹扩展进入格栅传感器的 范围内时，会使得邻近裂纹区9的传感单元5依次与扩展的裂纹对应，一般地，裂纹沿传感单元连接电极3的长度方向会依次穿过相对应的传感单元5， 当扩展的裂纹穿过相应的传感单元5时，被穿过的传感单元5会断裂，则当前传感单元5断裂的位置即为裂纹尖端的位置，整个监测传感单元的电阻会 发生变化，即可得到监测裂纹扩展长度。

进一步地，还包括用于保护监测传感单元的绝缘保护层8，所述绝缘保护 层8覆盖监测传感单元上，且两条传感单元连接电极3正对应的一端露出， 以形成所需的监测传感电极端。

具体实施时，格栅传感器还可包括绝缘保护层8，利用绝缘保护层8对监 测传感单元进行覆盖保护。利用绝缘保护层8对监测传感单元覆盖保护时， 为了方便监测的电连接，需要将两个传感单元连接电极3正对应的一端露出， 以形成监测传感电极端，即绝缘保护层8覆盖监测传感单元除监测传感电极 端外的区域，一般地，绝缘保护层8的尺寸要小于绝缘基底2的尺寸。两条 传感单元连接电极3正对应的一端，具体是指两条相互平行的传感单元连接 电极3相互邻近且对应的端部。

进一步地，利用导电银浆在绝缘基底2上打印形成所需的传感单元连接 电极3，利用导电碳浆打印得到所需的传感单元体5，其中，

对任一传感单元体5，在所述传感单元体5的两端均设置单元体连接端盘， 传感单元体5通过两端的单元体连接端盘与传感单元连接电极3电连接。

具体实施时，可利用导电银浆以直书写打印工艺设置于绝缘基底2上， 两条传感单元连接电极3相互平行，在传感单元连接电极3的一端端部设置 传感单元连接电极端盘4，其中，传感单元连接电极端盘4的宽度大于传感单 元连接电极3相应的宽度，利用传感单元连接电极端盘4能方便连接传感单 元连接电极3。两条传感单元连接电极3上的传感单元连接电极端盘4正对应， 且利用所述两个传感单元连接电极端盘4能形成监测传感电极端。

图1、图3、图4、图5和图6中，示出了传感单元连接电极端盘4在传 感单元连接电极3的端部为邻近裂纹区9的端部的实施情况，在对裂纹扩展 长度监测时，邻近传感单元电极端盘4的传感单元5会先被裂纹穿过，然后， 沿远离所述传感单元连接电极端盘4的其他传感单元5会被裂纹依次穿过。

一般地，在制备得到传感单元连接电极3后，再制备传感单元体5，其中， 传感单元体5一般采用导电碳浆打印得到。在打印设置传感单元体5时，在 每根传感单元体5的两端均设置单元体连接端盘，图1、图4、图5和图6中， 在传感单元体5的两端的单元体连接端盘分别为传感单元体第一端盘6、传感 单元体第二端盘7，传感单元体5通过传感单元体第一端盘6、传感单元体第 二端盘7与两条传感单元连接电极3接触后电连接，以提高与传感单元连接 电极3接触并电连接的可靠性。

进一步地，格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域1的 裂纹扩展长度时，则有：

L＝l×[N-int(R₀/R₁)]

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体5之间的距离，N为传感单 元体5的数量，R₀为任一传感单元体5相对应的电阻，R₁为监测传感单元当 前电阻，int为取整运算，int(R₀/R₁)为不超过R₀/R₁的最大整数。

由上说说明可知，相邻传感单元体5之间的距离l可以根据需要选择设置， 即相邻传感单元体5之间的距离可以明确得到；当然，也可以根据工艺条件等确定传感单元体5的数量N，以及每个传感单元体5的电阻R₀。具体实施 时，可以利用万用表与监测传感电极端电连接，以能测量得到监测传感单元 当前电阻R₁。从而在确定得到监测传感单元当前电阻R₁后，可具体计算得到待 监测裂纹扩展区域1的裂纹扩展长度L。

采用上述方式监测确定裂纹扩展长度L，一般只能确定当前测量时总的裂 纹扩展长度，如需要判断裂纹扩展的趋势等，可以通过对每次测量得到的裂 纹扩展长度L进行记录，以便能确定任一时间范围内的裂纹扩展长度L。

此外，对于待监测裂纹扩展区域1的扩展长度，还可以采用另一种确定 方式，具体地，格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域1的 裂纹扩展长度时，则有：

L＝l×m

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体5之间的距离，m为监测传 感单元内传感单元的电阻突变次数。

具体地，通过监测传感单元5的电阻突变次数确定裂纹扩展长度L时，一 般需要对监测传感单元进行连续的监测。图7中为采用电阻突变次数确定裂 纹扩展长度L的示意图，图7中，横坐标为电阻值，单位为欧姆，纵坐标为裂纹扩展长度，单位为mm。由上述说明可知，扩展裂纹穿过相应的传感单元5 时，相应的传感单元5会在扩展裂纹作用下断裂，当传感单元5断裂后，传 感检测单元的电阻会发生变化，即产生一次突变。因此，在具体实施时，可以根据电阻突变次数确定得到裂纹扩展长度L。当产生一次突变时，在图7 中即形成一次曲线转折的情况。

综上，对于上述格栅传感器，可以通过下述工艺过程制备得到，具体地， 制备时，

确定待监测裂纹扩展区域1，基于直书写打印将一格栅传感器设置于待监 测裂纹扩展区域1，且所述待监测裂纹扩展区域1的扩展方向指向所述格栅传感器；

所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域1对应的绝缘基底2以及设 置于所述绝缘基底2上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单 元连接电极3以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极3的传感单元 体5，其中，多个传感单元体5的排布方向与待监测裂纹扩展区域1的裂纹长 度扩展方向相一致，且任一传感单元5体的长度方向与待监测裂纹扩展区域1 的裂纹长度扩展方向垂直。

具体地，格栅传感器的具体情况可以参考上述说明，下面以依次制备绝 缘基底2、传感单元连接电极3、传感单元体5以及均绝缘保护层8的工艺过 程为例，对本发明具体制备得到格栅传感器的工艺过程进行具体说明。

步骤S1，利用绝缘材料在待监测裂纹扩展区域1上直书写打印形成绝缘 基底2。在打印绝缘基底2之前，一般需使用无水乙醇和脱脂棉充分清洁待监 测裂纹扩展区域1，然后再进行绝缘基底2的打印。

具体实施时，使用的绝缘材料可为环氧树脂(Epoxy)，在正式打印之前， 将气压传动装置与环氧树脂包装管结合，再将气压传动装置与气压控制阀相 连后，夹持在数控三轴运动平台上用3D打印直书写的方式在待监测裂纹扩展 区域1进行打印。

经过调试，针对此类型的环氧树脂，本发明实施例中，设置打印针筒的 打印针头的内径为260μm、打印线距为210μm、打印速度为10mm/s、挤出的 气压为0.1MPa，此时，可以取得较好的打印质量。打印好绝缘材料后利用烘 箱以70℃烘干120分钟，最后形成绝缘基底2，如图2所示。具体地，所形 成的绝缘基底2的厚度范围为45～75μm。在待监测裂纹扩展区域1打印绝缘基底2后，可以有效保证绝缘基底2的平整性，以保证将打印的监测传感单元与待监测裂纹扩展区域1之间的绝缘。

具体实施时，工艺过程中所使用的3D打印直书写的工艺条件以及工艺设 备可以根据需要选择，如气压传动装置、气压控制阀、环氧树脂包装管以及 数控三轴运动平台等均可以使用现有3D打印直书写常用的设备，具体为本技术领域人员所熟知，具体情况此处不再详述，以能满足所需的直书写打印为 准。

步骤S2，利用导电银浆在绝缘基底2上直书写打印两条平行间隔X mm 的银线路，以形成传感单元连接电极3，两条传感单元连接电极3的同一端均 设置传感单元连接电极端盘4；

具体地，如图3所示，图3中，X＝4mm。本发明实施例中，传感单元连 接电极端盘4的尺寸为半径为1mm的圆。

在打印银线路时，将一定量的导电银浆(EN-06B8,ENSON)装入不透光 的打印针筒，将打印针筒与气压控制阀相连后，夹持在数控三轴运动平台上 用3D打印直书写的方式进行打印。

经过调试，针对黏度约为30000cP的导电银浆，本发明实施例中，设置 打印针筒的打印针头内径为210μm，打印线距为200μm，打印速度为7mm/s，挤出气压为0.2Mpa，此时，可以取得较好的打印质量。打印好导电银浆后再 利用烘箱以70℃烘干60分钟，最后形成两条银线路，即利用所述两条银线路， 以形成两条相互平行的传感单元连接电极3。

步骤S3，利用导电碳浆在绝缘基底2上的两条传感单元连接电极3间直 书写打印n条平行间隔为Y mm的传感单元体5；

具体地，图4中，打印得到的传感单元体5两端均含电极引出端，即为 传感单元体第一端盘6、传感单元体第二端盘7，且传感单元体第一端盘6、 传感单元体第二端盘7分别位于两条传感单元连接电极3之上。图4中， Y＝3mm，n＝6。本发明实施例中，传感单元体5两端的传感单元体第一端盘6、 传感单元体第二端盘7为半径为0.5mm的圆。

具体工艺时，在利用导电碳浆打印之前，首先需要制备得到所需使用的 高导电率的导电碳浆，制备方法为：利用行星搅拌机将碳浆材料(CH-8/MOD2， JELCON)以2000rpm搅拌2分钟后装入打印针筒，再以3000rpm离心3分 钟去除碳浆材料中的气泡，制备得到用于打印形成传感单元体5的导电碳浆。 该制备导电碳浆的步骤可以在打印功能层之前执行，也可以在正式开始打印 也即步骤S1之前执行，具体对此不做限定。

打印时，将一定量的导电碳浆装入不透光的打印针筒，将打印针筒与气 压控制阀相连后，夹持在数控三轴运动平台上用3D打印直书写的方式进行打 印。经过调试，针对黏度为30000cP的导电碳浆，打印针筒的打印针头内径 为210μm，打印线距为200μm，打印速度为7mm/s，挤出气压为0.2Mpa，此时可以取得较好的打印质量。打印导电碳浆后利用烘箱以120℃烘干120分钟 完成固化形成所需的传感单元体5。

具体实施时，制备导电碳浆所需的行星搅拌机可以选用常用的形式，以 能满足具体工艺实施为准，此处不再赘述。

步骤S4，利用绝缘材料打印形成绝缘保护层8，以完成封装。

具体地，绝缘保护层8覆盖传感单元连接电极3除传感单元连接电极端 盘4之外的其他区域。在打印绝缘保护层8时，所使用的绝缘材料、打印步 骤、打印参数以及固化参数均与步骤S1中打印绝缘基底2的相同，此处不再 赘述。绝缘保护层8为封装层，保证样品的工作性能，而两条传感单元连接 电极3的传感单元连接电极端盘4相对于绝缘保护层8外露、方便向外引线 测量，如图5所示。

具体实施时，对于格栅传感器还可以采用其他工艺方式以及工艺条件具 体制备得到，具体以能满足制备所需的格栅传感器为准，此处不再一一列举 说明。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可 以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或 联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器，其特征是：所述格栅传感器基于直书写打印设置于待监测裂纹扩展区域，且所述待监测裂纹扩展区域的扩展方向指向所述格栅传感器；

所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域对应的绝缘基底以及设置于所述绝缘基底上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单元连接电极以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极的传感单元体，其中，多个传感单元体的排布方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向相一致，且任一传感单元体的长度方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向垂直；

两条传感单元连接电极相互平行，相邻传感单元体间的距离相同；

利用导电银浆在绝缘基底上打印形成所需的传感单元连接电极，利用导电碳浆打印得到所需的传感单元体，其中，

对任一传感单元体，在所述传感单元体的两端均设置单元体连接端盘，传感单元体通过两端的单元体连接端盘与传感单元连接电极电连接。

2.根据权利要求1所述的基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器，其特征是：还包括用于保护监测传感单元的绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖监测传感单元上，且两条传感单元连接电极正对应的一端露出，以形成所需的监测传感电极端。

3.根据权利要求1至2任一项所述的基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器，其特征是，格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度时，则有：

L＝l×[N-int(R₀/R₁)]

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，N为传感单元体的数量，R₀为任一传感单元体相对应的电阻，R₁为监测传感单元当前电阻，int为取整运算，int(R₀/R₁)为不超过R₀/R₁的最大整数。

4.根据权利要求1至2任一项所述的基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器，其特征是，格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度时，则有：

L＝l×m

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，m为监测传感单元内传感单元的电阻突变次数。

5.一种基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器的制备方法，其特征是：用于制备权利要求1所述的格栅传感器，其中，

确定待监测裂纹扩展区域，基于直书写打印将一格栅传感器设置于待监测裂纹扩展区域，且所述待监测裂纹扩展区域的扩展方向指向所述格栅传感器；

所述格栅传感器包括与待监测裂纹扩展区域对应的绝缘基底以及设置于所述绝缘基底上的监测传感单元，所述监测传感单元包括两条传感单元连接电极以及若干横跨电连接所述两条传感单元连接电极的传感单元体，其中，多个传感单元体的排布方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向相一致，且任一传感单元体的长度方向与待监测裂纹扩展区域的裂纹长度扩展方向垂直；

利用导电银浆在绝缘基底上打印形成所需的传感单元连接电极，利用导电碳浆打印得到所需的传感单元体，其中，

对任一传感单元体，在所述传感单元体的两端均设置单元体连接端盘，传感单元体通过两端的单元体连接端盘与传感单元连接电极电连接。

6.根据权利要求5所述基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器的制备方法，其特征是：还包括用于保护监测传感单元的绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖监测传感单元上，且两条传感单元连接电极相同的一端露出，以形成所需的监测传感电极引出端。

7.根据权利要求5或6所述基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器的制备方法，其特征是：两条传感单元连接电极相互平行，相邻传感单元体间的距离相同；

格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度时，则有：

L＝l×[N-int(R₀/R₁)]

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，N为传感单元体的数量，R₀为任一传感单元体相对应的电阻，R₁为监测传感单元当前电阻，int为取整运算，int(R₀/R₁)为不超过R₀/R₁的最大整数。

8.根据权利要求5或6所述基于直书写打印的裂纹扩展长度监测用格栅传感器的制备方法，其特征是：两条传感单元连接电极相互平行，相邻传感单元体间的距离相同；

格栅传感器利用监测传感单元确定待监测裂纹扩展区域的裂纹扩展长度时，则有：

L＝l×m

其中，L为裂纹扩展的长度，l为相邻传感单元体之间的距离，m为监测传感单元内传感单元的电阻突变次数。

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