压电阵列Lamb波损伤监测信号一致性补偿方法

Lamb波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点之一。针对基于压电阵列的Lamb波损伤监测研究中因传感器性能差异引起的信号偏差问题,通过分析Lamb波信号的激励、传播和传感过程,利用压电阵列中等距离传播通道直达波传递函数相同的特点,提出了窄带激励下的压电传感器机电耦合系数归一化补偿,实现对结构响应信号的一致性补偿。实验验证表明,该方法能在一定程度上抑制因压电传感器性能差异引起的信号偏差,提高了监测结果的准确性。     

基于压电阵列的无波速主动损伤监测方法研究

主动技术在结构健康监测研究中有着不可替代的作用。文章研究了基于压电传感阵列的无波速主动结构健康监测方法,给出了单像素点的损伤概率计算方法及在不计算Lamb波波速的情况下对结构进行主动损伤成像、定位的方法。通过实验,对比了利用波速标定值的传统方法和无波速监测方法的成像定位效果,发现了无波速主动监测方法能有效提高定位精度,提升成像效果,为基于压电阵列的结构健康监测技术提供了一种新的工业应用方法。     

压电机电阻抗结构损伤监测机理研究

基于压电-结构的机电阻抗模型,分析了模型中结构机械阻抗与压电传感器电阻抗之间的耦合关系。研究了压电机电阻抗测试法,并根据压电-结构模型中的机电阻抗谱研究损伤监测方法,给出了基本原理。利用在铝板上的测试和实验,验证了压电机电阻抗测试法及不同距离模拟损伤对压电机电阻抗谱的影响和变化趋势,探讨了阻抗分析技术用于损伤监测的可行性。研究与实验结果表明,在高激励频率作用下,随着损伤距离的变化,压电机电阻抗也会发生相同趋势的变化。     

基于压电传感技术榫卯结构损伤识别实验研究

以指接榫和燕尾榫结构为例,利用压电主动传感技术对榫卯结构进行健康工况和损伤工况的损伤识别实验研究。其中,指接榫考虑水平和垂直连接的榫头松动和缺损工况,燕尾榫考虑实验机加载破坏工况。对压电传感器所接收到的信号进行小波包分解,并以各频段信号能量总和作为损伤指标对损伤程度进行定量评估。实验结果表明,指接榫结构所接收的信号能量随损伤程度的不断增加而减小;加载过程中,燕尾榫结构的榫头间先挤压紧密再出现榫头破坏,所接收到的信号能量出现先增大后减小的情况。因此,利用压电主动传感技术可实现对榫卯结构的损伤识别。可为相关专业的研究生及工程技术人员基于压电传感技术进行无损检测提供实验方法。     

基于压电阻抗技术原理的压电传感、驱动元件自损伤检测方法

从对压电阻抗技术的介绍谈起,然后就压电自损伤检测理论进行分析,最后对基于压电阻抗技术原理的压电传感、驱动元件自损伤检测方法的试验应用进行说明。     

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。     

可任意分布的精密压电传感器阵列

提出了一种超精密、高位置分辨率、快速响应的、可任意分布的，便于大规模集成的压电传感器阵列。该系统传感及信号传输方法独特，性能优良，是一种理想的机器人敏感触觉系统。     

基于压电传感的螺栓球节点连接状态监测

螺栓球节点具有安装方便、受力性能合理等优点,被广泛应用于各类大跨度空间结构中.然而,安装时杆件错位、螺栓假拧和使用过程中材料老化等问题会使节点连接发生松动,导致结构承载力下降,甚至坍塌;另一方面,连接螺栓位于螺栓球节点内部,从外部很难察觉内部螺栓连接发生了松动,造成节点连接状态监测难.该文提出了一种基于压电传感的螺栓球...     

基于压电传感的斜拉索动力特性在线监测

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件,容易出现在外界扰动作用下的受激振动和参数自激振动。因此,斜拉索动力特性的在线监测是重要且有意义的。文章在综述斜拉索动力特性监测现状的基础上提出基于压电传感的斜拉索振动监测的应变监测理论,建立了用聚偏二氟乙烯（PVDF）压电薄膜作为传感器检测斜拉索振动的测量模型,为验证该模型建立了模拟试验装置,在实验室进行了模拟实验研究。理论与实验研究结果表明,提出的方法能用斜拉索能力特性的在线适时测量,而且结构简单,成本低。     

基于压电传感器的混凝土损伤检测数值模拟

该文基于ABAQUS有限元软件建立了压电陶瓷材料与混凝土的机 电多物理场耦合数值分析模型,对压电波动法检测混凝土裂缝和弹性模量测定进行数值模拟,探究其损伤识别的机理。采用C3D8E压电单元模拟压电陶瓷(PZT),采用C3D8R单元模拟混凝土梁,采用三维时域粘弹性人工边界消除边界对应力波的反射。模拟结果表明,嵌入式PZT片激发的应力波包括纵波和剪切波,其中剪切波的幅值比纵波大,传播速度比纵波慢。以信号相对能量(Di)作为损伤程度判别因子,其值随着裂缝的深度增加而降低。将数值模拟计算的Di和混凝土的动弹性模量(Ed)与试验结果进行对比,符合较好,说明有限元方法可以有效地解决该类问题。     

基于EMI结构损伤检测技术的模拟与分析

该文基于压电阻抗法(EMI)对带有损伤板类结构进行模拟分析,研究了损伤拓展对EMI信号的影响规律。首先,采用有限元软件ANSYS建立6种不同损伤情况下的三维精细"压电片(PZT)-主体结构"有限元模型;然后,对有限元模型进行动力谐响应分析,得到考虑损伤深度d、损伤位置与压电片距离s的压电片电导频谱信号;最后,通过横纵向对比分析了板类结构损伤扩展对压电片电导频谱信号的影响规律。分析结果表明,采用建立的含有细小损伤的三维精确压电有限元模型,可以精确地检测到压电片电导纳谱中的共振模态,进而可以很好地识别板类结构局部的细小损伤;验证了现有电阻抗法对含有细小损伤结构分析理论的有效性;当损伤位置越靠近压电片,电导频谱信号模态峰值向左偏移的就越多,因此,通过布置压电片的合理位置可以确定结构细小损伤的位置。     

基于压电传感器的单一模态Lamb波损伤检测

基于压电传感器的板类结构兰姆(Lamb)波损伤检测,提出了一种利用单一模态Lamb波的无基准损伤检测方法,并在铝板上进行损伤检测实验。根据压电传感器的理论模型,实验中选取单一模态Lamb波检测频率,并从含损伤板的检测信号中准确识别出损伤反射回波信号,根据损伤反射回波传播时间及对应的理论群速度,计算了损伤与传感器的距离。针对理论群速度和实际群速度差异对距离计算造成的误差,提出了一种改进的计算方法,将误差降低到3%以下。结果表明,利用单一模态Lamb波可识别结构中的损伤散射信号,并可有效计算损伤与传感器的距离。     

压电双晶片阵列式直线驱动器的设计与研究

基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2 100Hz时,驱动器可直接输出直线运动。当驱动频率为1 100Hz,驱动电压峰-峰值为200V,预紧力为1.5N时,该驱动器最大输出速度可达95mm/s,最大输出力为0.7N。     

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...     

结构振动控制中压电阻尼技术研究：（三）机敏约束层阻尼技术

给出了机敏约束阻尼概念，阐述了机敏约束层阻尼系统特征，分析了结构设计和系统建模方法。以典型梁系统为例，比较了被动约束阻尼技术和机敏约束层阻尼技术减振效果。结果表明；机敏约束层阻尼控制技术是一种更为有效的振动控制方法。最后，提出了今后重点研究问题。     

基于压电阻抗技术的木梁损伤识别研究

利用压电阻抗技术对粘贴有压电陶瓷(PZT)传感器的无损木梁和带孔洞损伤的木梁进行数值模拟和实验研究,并用损伤指数,即均方根偏差(RMSD)来定量评估木梁的阻抗值随损伤程度和损伤位置的变化关系。计算结果表明,利用压电阻抗法能够有效识别木梁的局部损伤,当PZT贴片和损伤位置的间距一定时,RMSD随损伤程度的增大而增大;当损伤程度一定时,RMSD随PZT贴片和损伤位置间距的增大而减小,数值结果与现有实验结果规律一致。相关结论证明了利用压电阻抗技术检测木梁局部损伤的有效性,可为工程实际提供参考。     

半电极含金属芯压电纤维阵列研究

通过计算半周期内的有效电压,分析了半电极含金属芯压电纤维阵列能量收集的动力学方程组,推导了纤维完全一致和存在尺寸差异两种情况下阵列收集的电压和能量方程,仿真计算了纤维几何参数满足正态分布时能量收集效率与半径比、纤维长度和半电极角度的方差之间的变化规律。分析结果表明,纤维尺寸差异越大,能量收集效率越低。为提高阵列在不同方向的外界激励下能量收集效率,需要在每根纤维直接连接交流-直流转换电路。     

基于压电陶瓷动态信息的结构裂纹识别方法

利用压电陶瓷的动态特性和压电系统的动态信息,对铝梁的裂纹损伤进行了分析研究。随着梁裂纹尺寸的增加,压电陶瓷片的导钠幅值下降,且系统固有频率减小。利用导钠幅值的变化和系统的动态信息,可以对裂纹的位置和尺寸大小进行识别。实验证明该方法的有效性。