压电阻抗技术在结构健康监测应用中研究课件.ppt

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1、汇报内容,1.课题研究背景,大量复杂工程、超高层等重大工程,安全耐久性,实时、在线、原位监测,及早、准确发现安全隐患，降低并避免安全事故的发生,目的,1.课题研究背景,PZT与本体结构机电耦合作用一维模型图,1.课题研究背景,PZT与本体结构机电耦合作用一维模型表达式,2.传感器制备和测试频段、参数的选择,表1.几种智能材料的传感性能,传感和驱动一体化功能,本研究所用压电陶瓷片既作为信号驱动器又作为信号传感器，为了在结构健康监测中充分发挥压电陶瓷的压电性能，并兼顾发射功率及传感敏感等因素，选取采用PZT-4陶瓷片。,表2.实验所用主要原材料及其基本性能,2.传感器制备和测试频段、参数的选择,压

2、电陶瓷传感器,2.传感器制备和测试频段、参数的选择,阻抗测试系统,2.传感器制备和测试频段、参数的选择,测试参数,Z-：阻抗-相位角R-X：电阻-电抗G-B：电导-电纳,2.传感器制备和测试频段、参数的选择,可以看到在频段100-300kHz和频段1M-3MHz两个频段内，测试参数比较敏感。,2.传感器制备和测试频段、参数的选择,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,立方体试块M1损伤状态,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,立方体试块M1的损伤状态描述,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,100-300kHz导纳图,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,1-3MHz导纳图,3.基于阻抗法不同形式

3、构件损伤监测,立方体试块M2的损伤状态,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,立方体试块M2的损伤状态描述,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,100-300kHz导纳图,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,1-3MHz导纳图,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,圆柱体试块制作和损伤状态,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,圆柱体试块损伤状态描述,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,在频段100-300kHz损伤情形下 在频段1-3MHz损伤情形下,3.基于阻抗法不同形式构件损伤监测,1.构件出现损伤将会引导纳频谱曲线发生变化，曲线峰值发生改变；随着试件损伤程度的逐渐增大，频谱曲线峰值下降和偏移

4、的趋势也随之增大。,2.对结构构件的损伤监测，高频段对微小损伤相对更为敏感。,3.压电阻抗法对不同形式的构件（立方体和圆柱体）进行损伤监测均有效；,4.基于阻抗法混凝土梁损伤监测,混凝土梁损伤位置和压电陶瓷片布置,4.基于阻抗法混凝土梁损伤监测,在100-300kHz频率下导纳图 在1-3MHz频率下导纳图,4.基于阻抗法混凝土梁损伤监测,混凝土梁损伤位置和压电陶瓷片布置,4.基于阻抗法混凝土梁损伤监测,埋入式PZT在不同频段下的频谱曲线,4.基于阻抗法混凝土梁损伤监测,外置式PZT在不同频段下的频谱曲线,4.基于阻抗法混凝土梁损伤监测,混凝土梁损伤状态描述,5.结论,1.压电阻抗法对不同形式的构件（立方体和圆柱体）进行损伤监测均有效；,2.损伤与压电陶瓷片的距离不同，所得到的频谱曲线也明显不同，大致呈反比的关系；,3.与植入式压电陶瓷片相比，表面粘贴式压电陶瓷传感器对结构构件的表面损伤表现的更为敏感。,汇报完毕,衷心感谢各位老师！请各位老师批评指正！,