基于PVDF压电薄膜的动态称重系统的研发

为实现道路更加高效快捷的车辆称重,文章设计了一种以PVDF压电薄膜作为压电传感器的动态称重系统。首先介绍动态称重系统的硬件设计,然后简述基于硬件系统的动态称重实验方法,通过实验数据分析,研究PVDF压电薄膜传感器的动态称重算法,并以Arduino单片机作为系统数据采集和处理核心,对软件系统进行设计,同时提出称重系统的工作流程,最后进行了动态称重系统的实验室标定和有效性验证。     

一种车辆运动姿态参数的实时测量方法

由于车辆姿态参数无法通过带有标准配置的传感器直接测量,提出1种车辆运动姿态参数实时测量方法。该方法通过在车辆上加装MARG传感器测量车辆运动角速率、直线加速度与地磁信息,并以四元数和角速率为系统状态模型,加速度计和磁强计测量值为系统观测模型,搭建扩展Kalman滤波器车辆姿态融合估计结构,实现车辆姿态观测信息的实时最优关联。实验结果表明,在不同车辆运行状态下,该方法可以实时测量车辆姿态信息,具有较小的姿态估计误差。     

PVDF传感器动态压电特性的试验研究

通过试验研究了国产PVDF应变传感器在0.1~30Hz频率范围内的压电特性,分析振动频率较低时,PVDF的应变与电荷放大器输出电压之间有相位差的原因。由幅频特性及相频特性曲线可以看出,较小的相位差对简谐振动测试信号影响不大,但对于随机信号,可能会造成波形畸变。所以要尽量选择低频特性好的电荷放大器与PVDF压电材料配套使用,以减小随机信号测量波形的畸变。     

分布式光纤光栅传感技术在混凝土梁监测中的应用

文章首先介绍了分布式光纤光栅传感技术监测混凝土梁的原理,然后进行了实验梁的静载实验。结果表明：通过与理论值、传统电阻式应变片的测量值进行比较,光纤光栅传感器的测量数据具有足够的精度和良好的可靠性。     

土木工程结构健康监测中的压电传感技术研究

从压电方程入手,分析了采用压电陶瓷传感器进行动态应变传感的原理和计算公式。通过实验研究了不同激振频率下压电传感器的动态响应,其电压特性曲线表明该传感器灵敏度高,且输入输出具有较好的线性关系。另外,输出电压与传感元件的厚度有一定关系,灵敏度随着厚度的增大而增大。此项研究结果为结构健康监测工程应用奠定了理论基础。     

压电智能骨料对动载作用下混凝土损伤的监测

针对地震作用下混凝土结构塑性铰区域动态应力的监测需求,提出利用压电智能骨料进行混凝土内部损伤过程动态应力监测的方法,采用试验手段对该方法进行验证:对1根在塑性铰区域布置压电智能骨料及应变片的混凝土柱施加水平方向动态往复荷载,得到混凝土应力及钢筋的应变时程并进行对比分析。结果表明:压电智能骨料可以监测混凝土开裂的过程,测得混凝土抗拉强度与理论值基本一致;压电智能骨料可以监测动态加载全过程的钢筋混凝土内部压应力重分布规律,并与钢筋应变片的应变变化规律相互印证,验证了该监测方法的可行性。     

某羽毛球运动场穹顶结构抗震性能研究

对北京市某穹顶钢结构羽毛球馆的抗震性能进行分析,按照1∶10的比例制作了该羽毛球馆的模型,利用清华大学模拟地震振动台进行模型试验。试验采用环境激励和人工正弦激励两种方式进行加载,通过试验测得该模型在地震波作用下的振型、自振频率和阻尼比。在模型上安装加速度计、应变片等传感器测得模型在动载作用下的应变响应、位移、加速度和响应变化规律等。对试验数据进行分析,得知在8度地震作用下,该结构处于材料的弹性阶段,说明该结构的抗震性能较好。     

基于PZT传感器的混凝土结构多功能监测研究

针对PZT传感器频率响应范围宽广的特性,提出了一种将PZT传感器同时用于应变测量和声发射监测的多功能监测方法。通过小波Mallat分解将PZT传感器信号中的应变信号和声发射信号分离,利用PZT传感器的低频应变响应监测结构的应变状态,同时通过声发射的b值理论,对结构的损伤状况评估预警。进行了钢筋混凝土梁的动态破坏监测试验,验证了该方法的可行性。结果表明,PZT传感器的低频电压信号和应变传感器的应变信号一致,且声发射信号能准确反映结构的损伤状况。     

天津图书馆钢结构关键节点应力监测分析

天津图书馆主体结构采用组合钢框架-支撑体系与空间交叉桁架相结合的结构体系。主体钢结构施工过程中结构体系转换频繁,关键节点在施工过程中存在较大的应力水平,因此有必要对关键节点进行施工全过程的应力监测。应力监测过程采用三种测试手段:电阻应变片静态应变测试仪、电阻应变片动态应变测试仪和钢弦式应变传感器。由监测结果可知三种手段监测的应力曲线变化趋势一致。通过相互对照监测结果,可以及时发现问题,保证监测结果的准确性和有效性,以及现场施工的顺利进行。     

钢管混凝土构件钢管与混凝土界面剥离损伤识别的试验研究

将压电陶瓷片制成嵌入式压电功能元预埋入模拟了局部界面损伤的钢管混凝土柱试件内作为驱动器,在试件钢管外壁粘贴压电陶瓷片作为传感器,驱动器在信号源产生的电压信号作用下产生激励信号,测量钢管混凝土柱试件的监测面上不同位置上传感器的输出电信号.基于压电陶瓷传感器输出信号的小波包总能量和小波包能量谱对界面剥离损伤进行了识别,分别定义了两个界面剥离损伤指标EI和WVWPES,为监测钢管混凝土柱内部混凝土与钢管壁界面粘结质量提供了新的思路.