压电埋入式混凝土应力及温度传感器

根据前期对埋入混凝土立方体模块中的压电陶瓷应力及温度特性,提出了一种旨在监测混凝土结构内部静应力及温度的压电埋入式应力温度传感器。该传感器以混凝土为基底材料,以压电陶瓷为敏感单元,通过测量压电材料中等效电路参数来反映混凝土结构中的静态或准静态应力及温度变化。同时,提出了一种新的方法来减小在传感器工作工程中由于应力-温度交叉传感导致的测量误差。该方法利用埋入混凝土中压电陶瓷材料特征频率对温度敏感而对应力不敏感的特性来修正等效电路参数的测量值。实验表明,这种方法可以将测量误差降低到5%以内,提高了测量的可靠性。为提高测量系统的通用性,并降低仪器系统的成本,建立了基于虚拟仪器方法的计算机数据采集、处理和分析传感器后端仪器系统。该系统集传感器标定、初始化、数据采集及结果显示为一体,能够高效地完成大量实际工程应用的需要。通过将该测量系统移植到笔记本电脑,还可以完成野外作业。     

压电埋入式混凝土应力及温度传感器

根据前期对埋入混凝土立方体模块中的压电陶瓷应力及温度特性，提出了一种旨在监测混凝土结构内部静应力及温度的压电埋入式应力温度传感器。该传感器以混凝土为基底材料，以压电陶瓷为敏感单元，通过测量压电材料中等效电路参数来反映混凝土结构中的静态或准静态应力及温度变化。同时，提出了一种新的方法来减小在传感器工作工程中由于应力-温度交叉传感导致的测量误差。该方法利用埋入混凝土中压电陶瓷材料特征频率对温度敏感而对应力不敏感的特性来修正等效电路参数的测量值。实验表明，这种方法可以将测量误差降低到5%以内，提高了测量的可靠性。为提高测量系统的通用性，并降低仪器系统的成本，建立了基于虚拟仪器方法的计算机数据采集、处理和分析传感器后端仪器系统。该系统集传感器标定、初始化、数据采集及结果显示为一体，能够高效地完成大量实际工程应用的需要。通过将该测量系统移植到笔记本电脑，还可以完成野外作业。     

混凝土中压电陶瓷在变载荷作用下的特性研究

提出了一种将压电陶瓷埋入混凝土中进行机械应力测量的方法。为此，研究了埋入混凝土试件中的压电陶瓷（PZT-8）在混凝土试件受到外部变载荷作用的情况下，压电陶瓷特性参数随混凝土内应力的变化。由压电方程建立机电等效电路模型时，压电陶瓷的各物理参数都采用了复数形式。推导了引入复参数后的压电等效电路以及电路中的等效电参数同复参数的关系。使用网络分析仪测出了各等效电路参数在应力作用下的变化。实验结果表明，压电等效电路中的各等效电参数同应力间有着明显的线性关系，这种线性关系在加载和卸载阶段略微不同，呈现出一种迟滞特性。应力同电参数之间的线性关系为提出的通过埋入混凝土中的压电陶瓷测量混凝土中内应力的新的测量方法提供了理论和实验基础。     

GFRP管约束碳纤维混凝土组合柱损伤监测

该文提出了一种利用压电陶瓷传感器对玻璃纤维(GFRP)管约束碳纤维混凝土组合柱损伤进行实时监测的方法.试验以碳纤维含量和混凝土强度等级为变量制作了9个构件,将一对压电陶瓷传感器作为应力波发射器和接收器埋入玻璃纤维(GFRP)管中进行轴压试验.通过对比不同荷载情况下的能量幅值,并采用移动平均法对监测数据进行平滑处理,实现...     

并联式六维加速度传感器动力学模型研究

为实现六维加速度的测量,设计一种能实现六维加速度测量的传感器原型.加速度传感器以六自由度并联机构作为弹性机体,以压电陶瓷作为敏感单元,建模过程中充分考虑了传感器中心质量块坐标系、传感器外壳坐标系及参考惯性系之间的关系,在运动学分析的基础上基于Kane方法建立了该传感器的数学建模,得到了包含六维加速度信号的2阶非线性微分方程组,利用数值计算法完成六维加速度的计算.在激振试验台上的测试结果显示,与给定输入的加速度信号相比,六维加速度的测量误差约为0.2％,实验表明并联式六维加速度传感器数学模型的正确性及测量方法的可行性.     

火箭发动机推力矢量测量平台的原理与结构

介绍了一种新型压电式火箭发动机推力矢量测试方法,该测试系统的测力平台由4个3维压电石英力传感器构成,利用每个传感器获得的3个分力信号,将其带入推力矢量反求公式,即可获得各推力矢量偏心参数.通过空间加载试验可知,该压电推力矢量测量系统的推力测量误差不大于0.3%,同时能准确测量出偏移量δ和偏斜角α等参数.理论分析和空间加载试验结果均表明,该推力矢量测量平台结构合理,方法可行.     

死亡相关蛋白5研究进展

介绍了一种新型压电式火箭发动机推力矢量测试方法,该测试系统的测力平台由4个3维压电石英力传感器构成,利用每个传感器获得的3个分力信号,将其带入推力矢量反求公式,即可获得各推力矢量偏心参数.通过空间加载试验可知,该压电推力矢量测量系统的推力测量误差不大于0.3%,同时能准确测量出偏移量δ和偏斜角α等参数.理论分析和空间加载试验结果均表明,该推力矢量测量平台结构合理,方法可行.     

矩形钢管砼截面内缺陷对不同路径波动测量的影响

钢管混凝土结构在超高层建筑中的应用日益广泛,由于施工质量控制不到位及混凝土材料收缩等原因,其内部可能出现核心混凝土空洞缺陷及混凝土与钢管壁间的界面剥离缺陷,进而对其力学性能带来负面影响。该文针对矩形钢管混凝土截面的缺陷检测,在表面粘贴压电陶瓷片进行测量,对这两种内部缺陷在不同测试路径上压电陶瓷片响应的影响进行试验和数值模拟分析。通过对健康、存在核心混凝土空洞和界面剥离缺陷的不同试件不同检测路径上压电传感器输出信号的比较,研究了缺陷对应力波传播的影响,并得到采用对测方式检测的敏感范围。结果表明采用对测方法可有效检测钢管混凝土缺陷,其敏感范围的确定具有工程意义。     

压电振动陀螺的等效电路

根据陀螺运动方程,推导出了压电振动陀螺的近似等效电路,并加以演化来处理由压电陶瓷与谐振器表面粘接时切变引起的附加力的影响。提出了降低该影响的新电路。 计算了陀螺特性并经实验作了检验。亦表明,外加角速率的判断不仅可通过测量输出幅度还可通过测量其相移来完成。     

接触压力分布传感器

日本村田制作所利用压电陶瓷研制出一种可以测量动态压力的新型接触压力分布传感器.这种传感器是由敏感部分和控制部分组成的.敏感部分的压电元件排成矩阵形,以最小为25μs的时间间隔,最多为255次连续地测量在上述矩阵形压电元件区移动的物体的接触压力,然后把测得的数据存贮在计算机的存贮器中,形成以压力一时间特性为输出信号的系统.每个压片元件都是一个边长为1cm的正方形陶瓷片,它可以测量10~4～10~8Pa的压力.     

碳纤维强化聚合物封装的FBG传感器制备与特性试验

采用碳纤维强化聚合物(CFRP)对光纤Bragg光栅(FBG)进行封装,研制出用于测量混凝土内部应变的FBG应变传感器,分析了传感器轴向应变分布与结构参数的关系.通过在等强度梁和霍普金森压杆(SHPB)上的试验,得到了FBG传感器的静态性能指标和动态响应特性,结果表明,FBG应变传感器线性度≤1%,埋入混凝土结构内的F...     

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PVDF的表面计测传感特性分析与应用

探讨了聚偏氯乙烯（PVDF）压电薄膜的传感特性,建立了一套包括电荷放大器、数据采集器的计算机信号处理系统,为PVDF传感器用于应变测试提供了理论基础。该文根据PVDF压电薄膜压电特性设计的表面计测传感器,具有压电系数高,柔韧性好,质量轻,易粘贴和价格低廉等优点。将该传感器用于粗糙度测试,实验表明该表面计测传感器能敏感地识别纸张粗糙度的变化。     

基于激光回馈干涉系统的PZT迟滞特性测量

压电陶瓷迟滞特性对精密控制系统的精度具有重要影响,目前PZT迟滞特性的测量方法精度较低或者测量系统复杂,难以实现高精度测量。总结分析了目前测量压电陶瓷特性的方法,并使用基于激光回馈干涉原理的微片激光回馈干涉测量系统,利用物体表面的散射光对压电陶瓷的迟滞特性进行测量和分析。该方法不需靶镜,对被测对象要求较低,测量便捷,测量精度达到纳米量级,对精密控制系统中压电陶瓷的校准测量具有重要意义。     

压电混凝土结构健康监测系统的开发与应用

基于压电陶瓷传感器的混凝土结构裂缝损伤监测技术已取得了丰硕成果。但该项技术目前还未能广泛用于实际工程,缺乏相应的监测系统开发是其主要原因之一。该文以基于压电陶瓷传感器的波动法主动健康监测技术为理论基础,结合混凝土结构裂缝损伤监测特点,利用虚拟仪器技术开发了一套便携式压电混凝土结构裂缝损伤健康监测系统。通过荷载作用下的混凝土梁的损伤监测试验完成了对系统的测试,并将该系统应用到实际工程中。结果表明,该系统运行稳定可靠,可实时在线地对混凝土结构的不同裂缝损伤状态作出识别,并进行声光预警。     

电荷放大器对石英传感器动态特性的影响

用控制理论对压电石英传感器的等效电路、电压放大器、电荷放大器对压电式传感器动态特性的影响等进行了深入的分析与研究。通过对电压放大器与电荷放大器的系统传递函数的分析指出,压电电压测量系统可等效为1阶环节和2阶惯性环节。由于1阶系统的存在,导致系统不能测量直流信号和变化比较缓慢的信号。该电压测量系统的缺点可通过加电荷放大器来改善,此时压电电荷测量系统的稳态灵敏度为d/CF,它只依赖于电荷放大器的反馈电容,与石英晶体和连接导线的电容无关。从而指出为了充分利用石英传感器,应用时最好连接电荷放大器。     

微天平用无铅压电体谐振频率温度补偿研究

针对现有催化燃烧式瓦斯传感器气体选择性差等不足,试制研发无铅压电式微天平传感器。但压电陶瓷固有的频率-温度系数特性,使其谐振频率出现漂移,影响精度。故依据压电陶瓷及器件结构特征,对其谐振频率特性进行补偿,以满足谐振器高精度、高稳定性等实际需求。通过有限元分析与试验方法确定了NKBT无铅压电陶瓷典型谐振体在获得单一谐振频率时的主要尺寸比例关系;然后基于实验测试结果,建立了频率温度漂移量与温度的函数关系,计算出频率温度系数,并利用试验检测了其精确性;最终通过推导获得了无铅压电陶瓷NKBT的补偿算法,该算法可以对微天平测量系统进行补偿。结果表明,对于两种压电振子,线性函数关系具有较好的效果,补偿后径向伸缩振动和横向伸缩振动谐振频率的相对误差分别为5.5%和6.8%,补偿效果良好。     

压电陶瓷传感器灵敏度的研究

由于具有压电效应，压电陶瓷能直接将非电量转变为电量，同时它的压电常数可通过调整配方组成或改变陶瓷片的组合方式而得到大幅度提高，从而可有效地提高它的灵敏度，因此，以压电陶瓷作敏感元的传感器越来越受到人们的重视。简单介绍了压电传感器的基本原理及构成，分别从静态和动态两方面，详细讨论了影响压电传感器灵敏度的因素，在此基础上得出了提高灵敏度的有效方法。     

基于压电陶瓷的平面阵列式压力传感器研究

利用压电陶瓷技术,设计并制备整体式多阵列压力传感器,并用于爆炸冲击波压应力的测试.结果表明,阵列传感器可测试爆炸冲击波的压应力及其分布、体密度分布、面密度分布等参数,其静态电容分布偏差小于±1%,压电常数d_(33)分布偏差小于±3.3%,动态响应频率约为2.3 MHz,冲击破坏阈值为100 MPa量级.     

胃心综合征1例报告

剪切流传感器测量海洋湍流时其内部各部件的受力、变形及内部压电陶瓷产生的电荷量计算较为复杂,由此导致设计不精确,影响传感器性能.该文使用计算流体力学软件FLUENT对传感器工作时的受力进行分析,根据该计算结果使用有限元软件ANSYS中的压电分析单元,对传感器内部结构的变形、产生的电荷量进行计算,仿真其工作状态并得到振动特性.使用该方法能优化设计剪切流传感器,确定传感器各部件尺寸.试验证明该方法所设计剪切流传感器能够满足测量要求.