基于压电陶瓷的孔道压浆密实性监测数值模拟

针对预应力混凝土结构中孔道压浆不密实的问题,利用有限元ABAQUS软件建立了预应力混凝土有限元数值模型,采用压电波动法进行主动传感监测。其中,在该数值模型的波纹管纵向3个横截面底部各粘贴1个压电陶瓷片,作为发射信号的驱动器;在同一横截面的不同高度和顶部分别粘贴压电陶瓷传感器,形成“一发七收”和“区域交叉”的横、纵向监测方式。数值模拟了不同压浆情况下的应力波传播规律,并对传感器接收的响应信号进行时域分析。结果表明,当压浆水平抵达某传感器位置时,由于波纹管底部驱动器发出的应力波可通过灌浆料传播至传感器处,使得该传感器接收到的时域信号幅值明显增大,后续随着压浆高度继续增加,该位置处的时域信号幅值基本保持稳定;当驱动器与传感器在同一纵向截面内时,通过监测时域信号幅值变化可得到传感器位置及其以下纵向区域的压浆水平,并根据横、纵向相结合的监测方法,可准确得到波纹管内真实的压浆空间分布情况。     

基于压电波动测量的套筒灌浆缺陷检测试验

套筒灌浆连接是当前装配式建筑中受力钢筋的主要连接方式,其灌浆质量是影响装配式混凝土结构性能的关键因素之一。运用压电陶瓷材料的驱动和传感功能,该文提出了一种基于波动分析的套筒灌浆缺陷主动检测方法,并通过试验验证其可行性,通过数值模拟分析其机理。在套筒连接钢筋表面粘贴压电片,测量健康试件和设置有不同尺寸缺陷试件上压电陶瓷传感器的输出信号,并对小波包能量进行分析和比较。结果表明,灌浆缺陷导致压电陶瓷传感器输出信号的电压幅值增大,小波包能量指标与套筒灌浆缺陷尺寸大小相关。该法能对套筒内灌浆缺陷进行有效检测。     

压电波动法监测土壤含水率的可行性研究

基础工程施工的安全性常以基坑稳定性为前提,而土壤的含水率是边坡稳定性的关键因素。但是,土体内部含水率的观测困难,很难实时了解土体内部水分的变化情况。目前对土壤含水率进行监测的方法较少,故而迫切需要一种对土体结构含水率进行实时监测的方法。该文通过制作简易土箱,利用压电智能骨料并结合压电波动法对土箱内土壤进行含水率监测,获得了不同含水率下的压电信号及小波包能量。基于小波包分析方法发现,压电信号幅值及对应的小波包能量指数与土壤含水率呈正相关关系,且土壤含水率越大,小波包能量指数的上升速率越慢,并在其含水率接近饱和时基本不再变化,验证了该土壤含水率监测方法具有良好可行性。     

基于压电陶瓷的风机叶片模型覆冰主动监测

南方山区高湿低温严酷环境易导致冰灾,风机叶片覆冰会导致发电效率降低甚至停机,因此发展高效可靠的风机叶片覆冰监测技术对防冰、除冰具有重要意义。该文提出了一种基于压电陶瓷应力波测量的风机叶片覆冰主动监测方法。开展叶片模型进行模拟覆冰试验,在叶片表面布置伸缩型和剪切型两种压电陶瓷片,根据波动法原理对驱动器输入正弦扫频电压信号作为激励,记录不同传感器在不同结冰厚度下的响应信号,并对测量信号进行小波包能量分析。结果表明,同一压电陶瓷片接收信号的小波包能量与结冰厚度存在明显关系。     

基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测

钢管混凝土构件核心混凝土缺陷影响到其延性和承载力。利用自制的嵌入式压电功能元,该文提出了基于压电陶瓷应力波测量与分析的核心混凝土缺陷监测方法。通过对比在不同状态的简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义了基于测量信号幅值和小波包能量的损伤指标。结果表明,利用提出的嵌入式压电技术和定义的损伤指标,有效地识别了钢管混凝土构件的核心混凝土损伤,损伤指标对损伤程度敏感。     

基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测

钢管混凝土构件核心混凝土缺陷影响到其延性和承载力。利用自制的嵌入式压电功能元,该文提出了基于压电陶瓷应力波测量与分析的核心混凝土缺陷监测方法。通过对比不同状态简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义了基于测量信号幅值和小波包能量的损伤指标。结果表明,利用所提出的嵌入式压电技术和所定义的损伤指标,有效地识别了钢管混凝土构件的核心混凝土损伤,损伤指标对损伤程度敏感。     

基于压电陶瓷传感器的GFRP损伤检测试验

该文使用外贴法将压电陶瓷传感器固定在玻璃纤维复合材料（GFRP）上进行损伤检测试验,研究了GFRP试件表面裂缝的深度及数量对压电陶瓷传感器接收信号的影响。将主动感应法和基于小波包能量法相结合,做出时域信号图和基于小波包的能量图。分析数据发现,GFRP试件损伤程度越大,传感器接收信号的电压值越小,信号的能量越小。试验结果表明,压电陶瓷传感器有望通过主动感应法用于检测GFRP的损伤变化。     

基于压电波动的红砂岩剪切破坏监测试验研究

针对红砂岩易发生剪切破坏导致工程结构发生安全事故的问题,该文提出了一种基于压电波动的主动监测方法,利用压电传感技术对红砂岩的剪切破坏过程进行主动监测,在小波包能量法的基础上,引入均方根差定义损伤因子,实现对红砂岩剪切破坏过程的定量表征。试验结果表明,在红砂岩试件开始加载后的第12 min,试件发生剪切破坏,损伤因子发生突变,与红砂岩的剪应力时间曲线相吻合,验证了采用损伤因子定量评估红砂岩剪切破坏过程的准确性和可行性,为红砂岩破坏的实时监测提供了一条新途径。     

基于压电陶瓷的混凝土裂缝损伤监测

压电陶瓷的正逆压电效应决定其既可作传感器又可作驱动器.将压电陶瓷埋于混凝土中并对其施加激励,可在混凝土中产生应力波.根据该波动法原理.应用自行研制封装的压电陶瓷传感器对混凝土中裂缝损伤的产生过程进行监测.采用基于小波包分析法定义的损伤指标对不同工况下的损伤进行计算,结果表明,损伤指标的变化趋势与相应的应变片监测信号和荷载位移曲线的发展趋势吻合良好,实现了对混凝土中微小裂缝损伤的监测和识别.     

基于压电陶瓷的灌浆套筒内壁锈蚀监测研究

为了识别灌浆套筒内壁因氯离子侵蚀后达到的不同锈蚀程度,首先,通过加速锈蚀的相关理论方法推导了套筒内壁达到不同锈蚀率所需要的时长;然后,采用电化学法对套筒内壁进行加速锈蚀,并使用锈蚀监测系统对5组不同锈蚀工况下的试件进行监测,获得各试件在不同激励频率下的时域信号;最后,通过信号峰-峰值和小波包能量值对时域信号进行分析,提出了两种不同的锈蚀指标。结果表明,基于信号峰-峰值和小波包能量的两种锈蚀指标均能够有效、合理地评估灌浆套筒内壁的锈蚀状态,为套筒内壁的锈蚀监测方法提供参考。     

基于压电传感器的木材轴压损伤监测

木结构在受压荷载作用下,会造成木材承载力不足及内部损伤,但对木结构进行无损监测的方法较少。该文基于压电传感器对木材在轴压和局压作用下进行了损伤监测可行性研究,在木材表面贴装压电传感器,利用应力波的主动传感方法,以一个压电传感器作为信号发射器,另一个压电传感器作为信号接收器,在木材结构产生损伤时,监测到的应力波相应减小。基于应力波的衰减,可以采用小波包能量法将其转换为损伤指标,以此来监测结构损伤。结果表明,压电信号幅值与木材的损伤程度相关性较强,该木材无损监测方法具有良好可行性。     

基于压电陶瓷的销轴连接受力状态监测

销轴连接作为工程中一种常用的连接构件,实时监测其在荷载下的健康状态,对结构的整体稳定性至关重要.该文研究了一种基于压电理论的销轴连接受力状态的实时监测方法,并对其展开了理论和实验研究.同时基于小波包理论分析接收信号的能量,从而识别销轴连接的受力状态.研究结果表明,接收信号的能量与销轴连接的受力状态相关,随着接触面的法向...     

压电耦合智能板结构中微损伤识别方法研究

基于小波包能量谱分析方法,研究了压电耦合板结构中微损伤及其损伤程度的检测和识别方法。通过建立压电耦合板的谱有限元模型,数值模拟研究了金属板中微小凹陷损伤发生细微变化时传感器的动态响应;进而采用小波包分析技术对响应信号进行分解,得到一系列子信号的能量谱,分析了不同程度凹陷损伤对各节点能量谱的分布和幅值变化所产生的影响。研究结果表明,小波包能量谱能够对微小凹陷损伤及其损伤程度进行较为灵敏地识别,为实际检测工作提供了参考。     

冲击下钢筋混凝土桥墩损伤监测试验研究

钢筋混凝土桥墩受船舶等撞击后损伤状况的监测对其安全性评估具有重要意义。该文提出一种基于压电应力波传播的钢筋混凝土桥墩损伤状况监测方法,对表面布置有压电陶瓷传感器阵列的钢筋混凝土桥墩缩尺模型进行落锤冲击试验,对比冲击前后简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下测量信号小波包能量值,实现试件裂缝损伤监测。监测结果与试件实际开裂情况吻合。结果表明,所提方法能有效地监测桥墩结构在冲击作用后的裂缝损伤状况。     

基于压电波动测量的竹梁界面剥离监测试验

作为天然绿色材料胶合竹材在建筑和土木工程上的应用引起广泛关注,对外荷载作用下竹结构的状态进行监测具有重要应用价值。该文对一竹梁构件模型进行分级加载直至破坏,基于压电应力波传播与测量对其各受力状态下的状态进行监测。通过对比不同荷载等级时简谐激励信号下压电传感器的测量信号的幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义相应的损伤指标,实现了对竹梁构件在加载过程中损伤状态的有效监测。     

预应力装配式叶片连接单元状态监测

提出了一种基于压电陶瓷激励与传感技术的预应力装配式风电叶片连接单元的状态监测方法。通过逐级施加螺栓预拉力对连接单元进行安装,再对连接段施加轴心拉力直至试件破坏,将压电陶瓷片粘贴在连接单元两侧分别作为驱动端和接收端,对受力全过程进行监测。比较不同激励信号下各阶段测量信号基于小波包分析的健康指标的变化,发现在连接界面脱开时信号出现明显衰减。该文的方法可实现装配式风力发电机叶片连接段状态的有效监测。     

基于小波熵技术的波纹管压浆质量无损检测

提出了一种基于小波熵的波纹管超声无损检测方法,通过对回波信号进行小波熵技术处理和对熵值的不同来判断波纹管压浆相对密实程度。利用有限元进行了理论模拟仿真,研究了声场,通过仿真数据进行熵分析,结果表明,缺陷处的小波熵值较小,且缺陷越大熵值越小。通过实际制作模型并测量,得到了与仿真一致的结果。     

基于小波包变换与RBF网络的大地目标辨识

利用正交小波包变换的高信号时频分辨特性引入小波包能量特征提取法，用于五类典型大地目标的特征提取和距离可分性测度计算。结果显示，小波包能量特征提取法提取的五类典型大地目标特征具有更好的可分性。将小波包能量特征提取法与径向基函数网络相结合，提出了一种大地目标辨识算法。仿真实验表明，对于分解层次m＝5，信噪比SNR≥0dB，五类典型大地目标能完全辨识。表明该大地目标辨识方法在一定条件下是可行的，具有强的抗噪声干扰能力。     

基于深度学习网络的光通信系统非法入侵行为识别研究

为了检测多种光通信系统非法入侵行为，保障光通信系统运行安全，提出了基于深度学习网络的光通信系统非法入侵行为识别方法。采用光栅传感技术检测光栅传感器反射波长偏移量，感知光通信系统非法入侵行为频率特征信号。利用小波包分解方法将频率特征信号分解成多个频带后，提取各频带小波包能量，将其作为卷积神经网络输入。经小波包能量特征提取、处理、融合操作后，通过Softmax分类器完成光通信系统非法入侵行为数据特征的分类，实现光通信系统非法入侵行为识别。实验证明：该方法可迅速挖掘出光通信系统中非法入侵行为的时域、频域特征信号。所提取小波包能量可准确反映光通信系统中非法入侵行为特点。该方法可实现多种光通信系统非法入侵行为精准识别，助力管理人员针对入侵行为做出对应防御措施。     

小波包分析在薄板腐蚀检测中的应用

本文为了快速检测薄板的腐蚀状况对薄板进行主动的全波检测,首先用压电元件产生激励信号并采集传播后的响应信号,然后利用小波包的高时频分析能力对包含缺陷信息的响应信号进行频率带的细分,对各系数进行重构,提取各频率带信号的能量特征,最后分析缺陷和能量向量的映射关系,并建立能量向量-缺陷映射库,从而可以从能量向量直接判断薄板的健康状况,这为快速检测薄板的腐蚀状况提供一种新的技术手段。用小波包对信号进行处理,可以把信号分解到想要的任意细节,很巧妙地将各个频段信号分离,从而方便的达到提取能量向量的目的。