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
基于机电阻抗技术的结构损伤识别方法研究
基于机电阻抗技术的结构损伤识别方法研究随着现代工程结构的复杂化和大型化，结构的损伤识别成为一个重要的研究领域。
因为结构的损伤会导致结构的强度和稳定性下降，对结构及其使用寿命造成潜在的威胁。
发展一种可靠且有效的结构损伤识别方法对于结构安全监测具有重要意义。
机电阻抗技术（Electromechanical Impedance，简称EMI）是近年来发展起来的一种结构损伤识别方法。
该方法利用结构材料内部或表面的固有电容以及电感等特性，通过检测结构的电气响应信号来识别结构的损伤情况。
相比传统的结构损伤识别方法，EMI方法具有以下几个优点：EMI方法采用无损检测方式，不需要对结构进行破坏性测试。
传统的结构损伤识别方法需要在结构上安装传感器或施加外力，可能会对结构造成二次损伤。
而EMI方法不需要与结构进行物理接触，通过对结构表面施加微弱电信号并检测结构的电气响应信号来实现损伤识别。
这不仅可以避免对结构造成二次损伤，还可以在结构使用过程中实时监测结构的损伤情况。
EMI方法对结构的覆盖范围较广。
由于EMI方法不需要结构的特定频率响应，只需要检测结构的电气响应信号即可。
EMI方法可以适用于各种形状和材料的结构。
EMI方法还可以在较长的距离上实现结构的监测，因此适用于大型结构的损伤识别。
EMI方法具有较高的识别准确性和敏感性。
由于结构的损伤会改变结构的电气特性，因此EMI方法可以通过对结构电气响应信号的分析，准确地识别结构的损伤情况。
EMI方法还具有较高的实时性，可以及时监测结构的损伤进展情况。
基于以上优点，EMI方法在结构损伤识别领域得到了广泛应用。
目前，研究者们通过对不同材料和不同结构的实验测试，探索了EMI方法在结构损伤识别中的应用。
研究结果表明，EMI方法可以在不同的损伤形式（如裂纹、腐蚀等）下实现结构损伤的准确识别，并且对结构的监测和评估具有良好的效果。
基于机电阻抗技术的结构损伤识别方法具有无损、覆盖范围广、识别准确性和实时性高等优点。
基于阻抗技术的压电元件自损伤检测
构本 身损 伤 的干扰 ， 不需 要额外 添 加检测元 件 ， 且 具
有很 好 的实用 性 。
１ 压 电片 自损 伤 检 测 理 论 分 析
将 压 电 陶瓷 片 （ Ｚ 作 为 传 感 器／ 动 器 粘 贴 Ｐ Ｔ） 驱 在结 构上 ， 对压 电片施 加激励 电压 使其 振动 。 由于压
类型。 本 文 阐述 了基 于压 电阻抗 技术 的 压 电元 件 自损 伤 检测 基本 原理 。利用 工程 中常见 的悬 臂梁 结 构进
行 了压 电元 件 自损 伤 试 验 ， 较低 频 段 跟 踪压 电元 在
被 固定 ， 一 端 与简 化 为 单 自由度 系统 的基 体 结构 另 相连 。压 电片应力 和电场 的关 系为
电片 的机 电耦 合 特性 ， 结构 机 械 阻抗 变 化 必然 会 导
致 压 电片 电阻抗变 化 。压 电片本 身结 构变化 以及 压 电片和结 构粘 贴耦 合 的变化 也会 直接 影响其 自身 的
电阻抗 。
件脱 粘损 伤 会影 响其 共振 频率 、 阻尼 比、 闭环 振 动控
将整 个结 构简 化 为压 电片驱 动 的单 自由度 弹簧
质量 一 阻尼 （ ＭＤ） Ｓ 系统模 型Ｌ 。 图 １ １， 。如 所示 ， 此模 用
型来 说 明压 电阻抗 技术 用 于压 电元件 自损 伤检 测 的 基 本原理 。当粘贴 在结 构表 面 的压 电 片受 到 向 电 场 作 用 时 ， 电片 与 结 构 的相 互 作 用 可 以用 如 图 １ 压 所 示 的简单 一维 阻抗模 型 描述 。 Ｙ 分 别与 压 电 ｚ， ， 片的 １ ２ ３方 向对 应 。压 电 片被看 作 为一狭 长 的杆 ，， 件， 在施 加 的可变 电场 作用 下做 ｚ向轴 向振 动 ， 一端
基于机电阻抗技术的结构损伤识别方法研究
基于机电阻抗技术的结构损伤识别方法研究随着基础设施和重要工程建设越来越复杂，工程结构的损伤问题也愈发严重。
对于工程结构的损伤检测和诊断已经越来越受到关注，这不仅可以保障结构的安全稳定运行，而且还可以减少经常性维护和维修支出。
因此，结构损伤识别技术的研究成为当下研究的热点。
机电阻抗技术（electromechanical impedance，EMI）是一种基于机电耦合效应的新型结构损伤诊断方法。
该方法主要思路是通过由外部激励产生的高频信号经过结构的惯性负载与结构内部的动力学效应相互作用，从而获得反映结构状况的机电阻抗特征，进而实现结构损伤识别。
该方法具有非接触性、高精度、无损伤、实时性等特点，因此在结构损伤诊断领域中广泛应用。
机电阻抗技术的实现需要解决两个核心问题：一是信号激励和采集，二是机电阻抗特征提取和识别。
对于信号激励和采集，目前常用的方法有电极、光纤光栅和压电陶瓷等。
电极接触不良和干扰大是其不足之处；光纤光栅采用干涉测量原理，可以对结构进行高精度实时检测，但系统成本昂贵；压电陶瓷可以实现对结构的无损伤监测，但其信号响应频率较低，难以实现高精度的结构损伤识别。
对于机电阻抗特征提取和识别，目前主要有时间域分析和频域分析等方法。
时间域分析适用于结构损伤较大的情况，其缺点是数据量大、计算耗时长且对损伤特征不敏感；频域分析能够获得更为精确的机电阻抗特征，但其需要考虑结构参数的变化，例如温度、湿度等，同时其对阻抗数据的处理和特征提取要求较高，需要开展更多的理论研究。
此外，针对当前机电阻抗技术存在的一些不足，还需要进一步加强对算法的研究和发展。
例如，研究更为优秀的信号激励和采集方法、建立更加精准的结构模型以及对机电阻抗信号的处理、特征提取算法等。
综上所述，机电阻抗技术是一种强劲的结构损伤识别方法，但其在研究和进一步应用中仍需加强。
望大家在此基础上不断探索创新，促进该技术的发展，为工程结构的安全稳定运行提供更优质的保障。
基于压电阻抗技术的混凝土剪力墙裂缝损伤监测
Ｋｅ ｗ ｏｒ ： ｐｅ ｏ ｅａ ｉｓ ｔａ ｓｕ ｅ ｒａ ｉ ｅ ａ ｃ ｙ ｄｓ ｉｚ ｃ ｒ ｍ ｃ ；ｒ ｄ ｃ ｒａｒｙ；ｍｐ ｄ ｎ ｅｍ ｅｈ ｄ； ｏ ｃｅｅｓ ｅ ｒ ｌ； ｒｃ ａ ｇ ｎ ｔｏ ｃ ｎ ｒｔ ｈ ａ ｗａｌｃａ ｋｄ ｍａ ｅｍｏ ｉ ｒｎ ｎｔｉ ｇ ｏ
ｗａ ｏｌ ｙｆｎｔ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ｏ ｔ ｒ ． ｅｅ ｃ ａｍ ｏ ｅ ｆ ｏ ｃｅｅｓｅ ｒｗａｌ ｔ ｅｏｃ ｒｍｉｓｔａ ｓ ｕ ｅｓａｒｙｗａ ｏ ｓｒ ｃｅ ｄ ｓ ｈ ｄｂ ｉ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓｓ ｆ ｉ ｅ ｗａ ｅＩ ｒｓａ ｈ， ｄ ｌｏ ｎ ｒｔ ｈ ａ ｌ ｈ ｐｉｚ ｅａ ｃ ｒｎ ｄ ｃ ｒ ｒａ ｓｃ ｎ ｔｕ ｔｄａ ｎ ｒ ｃ ｗｉ ｎ ｔｅ ｆｕ ｔｇ ｓｆｒ ｈ ａｔ ｔｇ ｏ ｆｉ ｒ ｔｇ ｓｓｍｕｌｔｄＴｈ ｅｕｔ ａ ｈ ｗｎ ｔａ ｒ ｎ ｄ ｅ ｒａ ｏ ｌ ｏ ｉｏ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｅ ｔｏ ｈ ｏ ｓａ ｅ ｍ ｅ ｌ ｓａ ｅｔ ａｌ ｅｓａ ｅｗａ ｉ ｒ ｏ ｈ ｕ ａｅ ． ｅｒｓ ｌｓｈ ｄ ｓｏ ｈ ｔｔａ ｓｕｃ ｒ ａｒｙ ｃ ｕ ｄｍ ｎ ｔｒｔ ｅ ｅｏ ｍ ｎ ｆ ｓ ｈ
・
１ ５・ ２
／ ／ｉ（ ｆ ） ＝ｓｎ ∞ ＋
大量的研究 证明 ， 电阻抗分析法是一种有 效的损伤监测 压
方 法 。 的优点是采用的工作频率较高 ， 它 一般在 ３￣ ０ Ｈｚ之 ０ ５０ｋ 间， 故其敏感 范围仅 限于压 电片 附近区域 ， 这样远 场作用如荷 载、 刚度和边界条件的影 响将被隔离。 高频特性也使得阻抗法对 微小损 伤具有较好 的敏感性。
监 测与损伤 诊断技术 已经成 为世 界范 围内土木工程领 域的前 沿研究方 向。 智能材料与结构” 而“ 概念 的产生 与发展为土木工
利用压电自传感驱动器进行裂纹钢梁损伤识别的实验研究
０ 引 言
近年来 ， 基于振动测试 数据的结构损伤识别方法 得到了较快 的发展¨ 。振动测 试 主要 涉及两个 方 Ｊ 面： 一个是对被测试结构 的激励 ， 一个是对测试信号 的 获取。传统的激励手段主要有通过力锤敲击来产生脉 冲激励 ， 或者通过信号发生器对结构进行点频 、 扫频简
维普资讯
振
荐２ 卷第 ６ ５ 期
动
与
冲 击
Ｊ Ｕ Ｎ Ｉ Ｒ Ｔ Ｏ Ｎ ＨＯ Ｋ Ｏ Ｒ ＡＬＯＦ Ｖ Ｂ Ａ Ｉ Ｎ Ａ Ｄ Ｓ Ｃ
利 用压 电 自传 感 驱 动器 进行 裂纹钢 梁 损伤 识别 的 实验研 究
王丹 生 朱宏平 陈晓强 周建锋
ｚ） ｛ ［ 一 （ ＝ｆ 占 ∞ 口
ｙ） ］
（ １ １）
图 １ 压 电陶瓷片与梁结构机 电耦合作用 的一维模 型
式中 口 ｂｚ ＝ｏ ／ ， Ｐ Ｔ的几何常数。 （１ 式不难看 是 Ｚ 从 １） 出。 只要压 电材料（ Ｚ ） Ｐ Ｔ 的参数及性能保持恒定 ， 与之 相粘结的结构机械阻抗唯一地确定 了 Ｐ Ｔ的电阻抗。 Ｚ 电阻抗的任何变化就反 映了结构的机械阻抗 的变化 ， 反映了结构中的缺陷、 损伤或其他物理变化。因此 ， 通
一
驱动器和传感器 。通过给粘贴在待测结构表面的压 电 陶瓷片施加交变电压使得压 电陶瓷 自身产生机械伸缩 变形 ， 从而引起基体结构局部产生振动 ， 达到激励结构
结构相连。
教育部新世纪 优秀人才资助项 目（０４年度 ）国家 自 ２０ ； 然科学基金资助项 目（ 编号 ： ３８４ ） ５ ７０１ ０
谐激励等。传统的振动测量工具则更多 ， 有加速度 、 位 移、 速度和应变传感器等。在测试数据获取之后 ， 传统 的基于振动测试数据的损伤识别方法往往通过模态分 ｌ 基 于压 电阻抗的结构损伤识别原理 析得到被测试结构的固有特性 如频率 和振 型 ， 以频 并 率、 振型及其衍 生参数作为结构健康监测与损伤识别 对于线性压 电材料而言， 电信号与机械形变之间 参数。在这些 方法 当中， 个最大的共 同点就是激励 的转换关系可用下面的压 电方程表示 【 一 ４ Ｓｌ＝ Ｉ １ ｄｌ １ ｓ Ｔ ｌ＋ ３ Ｅ 和传感是由不 同的器件分 开实现的， 这既增加 了测试 成本也增加 了测试误差产生 的环节 。此 外， 传统 的基 Ｄ ３＝ｄ１ｌ＋占 Ｅ ３ ｌ Ｔ （） １ 于振动的结构损伤识别技术常用结构的低 阶频率作为 式 中， 是应力 ， Ｅ是外加 电场的电场强度 ， 是压电 Ｉ ｓ 识别参数 ， 其原 因是用传统 的测试 手段 只能得到较为 陶瓷片 － 方向上的应变分量， 是恒定 电场条件下 Ｉ ｓ 准确的低阶频率 ， 而难 以得 到准确的高阶频率。然而 沿 Ｘ 方向的弹性柔度系数 ，， － Ｘ ｄ。 是压 电应变常数 ， ， 岛 是 损伤识别研究和实践过程 中却经常发现低 阶频率对结 常应变时沿 方向的介电系数． 上标 Ｅ和 分别表示 构的初始损伤并不敏感 Ｊ 。加之结构 复杂性 、 测试误 其标识的量是在电场以及零应力作 用下得到的。 中 式 差和环境噪声等 的影响 ， 使得传统 的基于低 阶模态参 的第一个方程描述 的是压 电智能材料 的逆压 电效应 ，
基于压电阻抗的混凝土裂缝监测
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．
［收稿 日期］ ２０１３—０３—１９ ［作者简介］ 蒲江博（１９８７一），男 ，石家庄人 ．硕士研究生 ，研
究方 向：结构工程 。
蔡金标等 ：基 于压 电阻抗的混凝土裂缝监测
片 ，人为切割深度分别为 １、３、５ｃｍ作为三种不 同损伤 工况 ，采用精密阻抗分析仪 ４２９４Ａ提取 混凝土试 块在健康状
况和各损伤工 况下的压 电片电导 信号。实 验结果 表明 ，裂缝 的出现和发展 使得 电导信 号发生漂 移 ，且损伤越 大 ，
变化越大 ；引入的 ＲＭＳＤ值可以表 征损
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结构地震响应的影响［Ｊ］．土木工程学报 ，２００５，３８（１１）：１—８．
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土木工程学报 ，２００５，３８（６）：９７—１０３．
法 ，建立了 ＰＺＴ与结构系统构成 的单 自由度弹簧 一质量
（１） 实验材料及装置 。实验 采用 的混凝 土试块 为 １５ｒ ａｍ×１５ｒ ａｍ ｘ １５ｒ ａｍ标准试块 。压 电片 由中国科
一 阻尼系统（ＳＭＤ）一维计算模型。结果表明 ，ＰＺＴ耦合 学研究 院上 海 硅 酸 盐 研 究 所 提 供 ，尺 寸 为 １０ｒ ａｍ ×
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》一、引言混凝土作为现代建筑中不可或缺的建筑材料，其损伤识别与监测对于保障建筑安全具有重要意义。
随着科技的发展，压电陶瓷作为一种新型的智能材料，在混凝土损伤识别与监测领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术，以提高混凝土结构的检测效率和准确性。
二、压电陶瓷基本原理及应用压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其在外力作用下会产生电势差，具有较好的灵敏度和响应速度。
在混凝土损伤识别与监测中，压电陶瓷被广泛应用于应力波传感器和驱动器。
通过将压电陶瓷嵌入混凝土结构中，可以实时监测混凝土结构的应力变化和损伤情况。
三、混凝土损伤识别与监测方法1. 传统方法：传统的混凝土损伤识别与监测方法主要依靠人工检测和目测，其检测效率低、准确性差，难以满足现代建筑的需求。
2. 基于压电陶瓷的方法：通过将压电陶瓷嵌入混凝土结构中，可以实时监测混凝土结构的应力波传播情况。
当混凝土结构发生损伤时，应力波传播会发生改变，通过分析应力波的变化情况，可以实现对混凝土损伤的识别与监测。
四、基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术研究1. 传感器设计：设计适用于混凝土结构的压电陶瓷传感器，提高传感器的灵敏度和响应速度。
2. 信号处理：对传感器采集的信号进行滤波、放大和数字化处理，以提高信号的信噪比和准确性。
3. 损伤识别与监测算法：研究基于机器学习和深度学习的损伤识别与监测算法，实现对混凝土损伤的自动识别和监测。
4. 实验验证：通过实验验证基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术的可行性和有效性。
五、实验结果与分析通过实验验证了基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术的可行性。
实验结果表明，该技术可以实时监测混凝土结构的应力波传播情况，实现对混凝土损伤的快速识别与监测。
同时，通过机器学习和深度学习算法的应用，提高了损伤识别的准确性和效率。
六、结论与展望本文研究了基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术，通过实验验证了该技术的可行性和有效性。
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》范文
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》篇一一、引言混凝土作为现代建筑结构的主要材料，其损伤识别与监测对于保障建筑安全具有重要意义。
随着科技的发展，非接触式损伤监测技术逐渐成为研究热点。
本文提出基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测方法，利用压电陶瓷的独特性质，实现混凝土结构损伤的实时监测与预警。
二、压电陶瓷的基本原理与应用压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其在外力作用下会产生电势差，具有灵敏度高、响应速度快等优点。
在混凝土损伤识别与监测中，压电陶瓷可以作为传感器，通过感知混凝土结构微小的形变，将其转换为电信号，从而实现对混凝土结构损伤的实时监测。
三、基于压电陶瓷的混凝土损伤识别方法（一）传感器布置在混凝土结构中布置压电陶瓷传感器，根据结构特点及损伤可能发生的位置，合理布置传感器的位置和数量。
传感器应具有良好的稳定性和耐久性，以便长期监测混凝土结构的损伤情况。
（二）信号采集与处理通过压电陶瓷传感器采集混凝土结构在受力过程中的电信号，对信号进行滤波、放大和数字化处理，提取出与混凝土结构损伤相关的特征信息。
（三）损伤识别算法采用合适的损伤识别算法对处理后的信号进行分析，判断混凝土结构是否发生损伤以及损伤的程度。
常用的损伤识别算法包括神经网络、支持向量机等。
四、混凝土损伤监测系统设计与实现（一）系统架构设计混凝土损伤监测系统，包括传感器节点、数据传输模块、数据处理中心和上位机软件等部分。
传感器节点负责采集混凝土结构的电信号，数据传输模块将信号传输至数据处理中心，数据处理中心对信号进行处理并存储，上位机软件实现数据的可视化展示和预警功能。
（二）系统实现根据系统架构，实现混凝土损伤监测系统的硬件和软件部分。
硬件部分包括压电陶瓷传感器、数据传输模块等；软件部分包括数据处理中心和上位机软件的设计与开发。
五、实验与分析（一）实验方案设计实验方案，对混凝土结构进行模拟损伤测试，验证基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测方法的可行性和有效性。
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》一、引言混凝土作为现代建筑中不可或缺的建筑材料，其损伤识别与监测对于保障建筑安全至关重要。
传统的混凝土损伤检测方法多以目视检测和抽样破坏性检测为主，但这些方法效率低下且准确性不足。
近年来，随着材料科学的进步，基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术得到了广泛的应用和研究。
本文将深入探讨基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术的原理、方法及其应用。
二、压电陶瓷技术概述压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有灵敏度高、响应速度快、无损检测等优点。
在混凝土损伤识别与监测中，压电陶瓷技术能够通过感知混凝土结构的应力、应变及损伤情况，实现对混凝土结构的非接触式、实时、在线监测。
三、压电陶瓷在混凝土损伤识别中的应用（一）工作原理压电陶瓷在混凝土损伤识别中的应用主要基于其压电效应和逆压电效应。
当压电陶瓷受到外力作用时，其内部电荷分布发生变化，产生电势差，即压电效应。
反之，当对压电陶瓷施加电场时，其会产生形变，即逆压电效应。
利用这一特性，我们可以将压电陶瓷嵌入混凝土结构中，通过测量其电学参数的变化来感知混凝土的应力、应变及损伤情况。
（二）损伤识别方法基于压电陶瓷的混凝土损伤识别方法主要包括电阻抗法、声发射法等。
电阻抗法通过测量压电陶瓷的电阻抗变化来反映混凝土的损伤情况。
声发射法则是通过检测混凝土在损伤过程中产生的声波信号，利用压电陶瓷的逆压电效应将其转换为电信号进行测量和分析。
四、压电陶瓷在混凝土损伤监测中的应用（一）监测系统设计为了实现对混凝土结构的实时、在线监测，需要设计一套完整的监测系统。
该系统主要包括压电陶瓷传感器、信号采集与处理模块、数据传输模块和上位机软件等部分。
其中，压电陶瓷传感器负责感知混凝土的损伤情况，信号采集与处理模块负责将传感器输出的信号进行放大、滤波、A/D转换等处理，数据传输模块将处理后的数据传输至上位机软件进行显示和分析。
（二）实际应用案例以某大型桥梁工程为例，采用基于压电陶瓷的混凝土损伤监测系统对桥梁结构进行了实时监测。
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》一、引言混凝土作为现代建筑中不可或缺的建筑材料，其结构安全与稳定性对于建筑物的使用及人员安全至关重要。
然而，由于材料自身的特性和环境因素，混凝土在长期使用过程中易发生损伤。
因此，对混凝土损伤的识别与监测成为了工程领域的重要研究课题。
近年来，随着新型材料的不断涌现，压电陶瓷因其独特的物理性能和优越的传感性能，在混凝土损伤识别与监测方面展现出巨大的应用潜力。
本文旨在研究基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术，为混凝土结构的健康监测提供新的思路和方法。
二、压电陶瓷的基本原理与应用压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其在外力作用下会产生电势差，具有将机械能转化为电能的能力。
在混凝土损伤识别与监测中，压电陶瓷可以作为一种智能传感器，通过检测其产生的电信号变化来反映混凝土的损伤情况。
此外，压电陶瓷还具有响应速度快、灵敏度高、耐久性好等优点，使其在混凝土结构健康监测中具有广泛的应用前景。
三、基于压电陶瓷的混凝土损伤识别方法1. 传感器布置与信号采集在混凝土结构中布置压电陶瓷传感器，通过与外部设备连接进行信号采集。
传感器应布置在易发生损伤的位置，如结构的关键节点、受力较大的部位等。
采集到的信号包括电压、电流等电学参数，以及混凝土的应力、应变等力学参数。
2. 信号处理与分析采集到的信号需要进行处理和分析，以提取出反映混凝土损伤的特征信息。
常用的信号处理方法包括滤波、放大、数字化等。
通过对处理后的信号进行分析，可以判断混凝土的损伤程度和位置。
例如，当混凝土发生损伤时，压电陶瓷传感器产生的电信号会发生变化，通过分析这些变化可以判断混凝土的损伤情况。
3. 损伤识别算法研究针对混凝土损伤识别，需要研究有效的算法。
常用的算法包括神经网络、支持向量机、模糊理论等。
这些算法可以通过学习大量的数据来提高识别的准确性和可靠性。
通过训练得到的模型可以实现对混凝土损伤的自动识别和分类，为混凝土结构的健康监测提供支持。
压电阻抗技术在结构损伤监测中的应用
宽、Biblioteka 理、性能 、价格低廉等特点，近几 压电
阻抗传感技术不断应用与发展，在结
监测方面展现了
的潜力。
收稿日期：2019-01 -02
作者简介：
(1993 -)，男，湖北孝感人，硕士研究生，主要研究
方向：结构健康 ％
通信作者： (1995 -"，男，湖北黄冈人，硕士研究生，研究方向：钢
管混凝土结构。
基金项目：
自然科学基金项目(51778065)；湖北省大学生创新训
计划项目(104892014001)
优先出版时间：2019 -06 -05 11：11：45
优先出版地址：http：//Bns. cnks. net/kcms/
detail/51.1175. TU. 20190605.1111.002. ht/1
Discussion on the application of piezoelectric impedance tectnology to monitor structrrai damage
抗峰值随裂纹深度加深，相应频率点峰值下降，采用压电阻
抗技术能够有效地监测木材裂纹深度损伤。
关键词：压电阻抗技术;原理；损伤监测；电阻抗；木材裂纹
中图分类号:TU317
文献标志码:A
文章编号：1672 - 4011( 2019) 06 - 0026 - 03
DOI：10. 3969/j. issn. 1672 — 4011. 2019. 06. 012
・26・
peak value of the corresponding frequency point decreases. The piezoelectric irnpedancc technique can eXecOveSy monitoe the crack depth of the /mber. Key words: piezoelectric impedancc technology； principle； damage detection ； elec/ical irnpedancc ；/mbcr crack
基于压电动态信息的便携式阻抗测量系统设计
基于压电动态信息的便携式阻抗测量系统设计侯旭东;张兢;吕和胜【摘要】为解决对大型基础设施微小损伤检测所使用的阻抗分析仪昂贵且不便于携带的问题,采用基于压电阻抗的结构健康诊断技术,检测附着于结构表面的压电材料的阻抗,设计开发出一种便携式的小型阻抗测量系统.通过对机械结构中螺栓松动的情况反复实验,证明此便携式阻抗测量系统的精确度与目前商用的多用途阻抗分析仪相差无几,不但可以对机械结构进行实时在线损伤检测,而且对于微小损伤的检测也非常有效.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2010(036)003【总页数】4页(P19-22)【关键词】结构健康诊断;压电陶瓷;阻抗响应;便携式系统;螺栓松动【作者】侯旭东;张兢;吕和胜【作者单位】重庆理工大学电子信息与自动化学院,重庆,400050;重庆理工大学电子信息与自动化学院,重庆,400050;重庆理工大学电子信息与自动化学院,重庆,400050【正文语种】中文【中图分类】TN712+.5;TM934.71 引言在楼宇、桥梁、隧道和高速公路等大型基础设施的长期使用中，特别是在5.12地震灾难之后，会出现各种类型的损伤，例如混凝土出现裂缝，螺栓的松动或者是钢铁的形变。
这些大型设施是否存在隐患，关系着人民生命和财产的安全。
因此，为这些大型设施开发一种实时结构损伤检测系统是非常必要的。
近年来，压电阻抗技术在结构健康诊断中的应用越来越深入。
1995年Sun等人将压电阻抗技术成功用于组装衍架的结构健康诊断被认为是压电阻抗技术在结构健康诊断领域应用的开始[1]。
压电阻抗技术中常使用的压电陶瓷（PZT）具有稳定性好、结构阻抗低、灵敏度高、动态范围宽、响应在宽频段内呈平坦特性等优点，很适于用作结构动态响应的监测[2-4]。
然而，对于非常微小的损伤检测，通常要借助高性能的阻抗分析仪来完成。
阻抗分析仪不但价格昂贵，而且笨重，运到结构损伤现场进行检测十分不便。
该文基于压电阻抗动态信息技术，设计开发出一种附着于结构表面的便携式的小型阻抗测量系统。
基于压电材料传感器的损伤探测
基于压电材料传感器的损伤探测基于压电材料传感器的损伤探测【摘要】利用压电材料而制成的传感器已经广泛的运用结构健康检测。
本文主要探索通过利用三片压电材料片分别为激发器和传感器，从而探测金属铝条中的缺陷位置。
实验结果表明，基于压电材料的传感器，感应以及传播信号可以成为金属损伤探测的有效途径。
【关键词】压电材料；传感器；损伤探测混凝土在土木工程中作为一种常见的材料，已经广泛的应用于各种建筑结构中，比如大坝，桥梁，隧道以及房屋。
混凝土广泛的应用主要归于其优越的性能如高抗压强度和良好的可塑性，同时，其生产成本也非常低廉。
但是，如果混凝土结构承受长时间过重的载荷可能会导致脆性疲劳从而内部结构会出现裂纹。
这些裂纹的出现引起混凝土承重能力和耐久性下降，最终建筑结构的安全性能和使用寿命也会降低。
基于导波传播的结构健康监测技术自从上1980年以来就作为一项重要课题，成为许多国内外研究学者的重要课题。
结构健康监测对混凝土结构的建筑具有至关重要的作用。
不同种的结构健康监测技术已经被广泛的应用，如利用纤维光学传感器，压电材料传感器以及放射性材料。
近几年来，利用压电材料作为传感技术探测建筑结构的损伤越来越受到欢迎。
这主要是由于压电材料的压电性能：当特定的电压信号被压电材料接收时，其自身可以产生振动超声波信号。
同时，当有机械振动激发压电材料时，其本身也可以产生电压信号。
利用这样的双重性能，可以将压电材料分别制作成激发器和传感器，进而可以探测混泥土结构的裂纹现象。
导波不但可以能够传播相当长度距离而且能够探测物体表面以及内部结构的损失。
因此，由导波技术而逐渐发展出来不同的损伤识别算法逐步应用于检测复合材料以及金属材料结构的脱层，缺陷，裂缝，腐蚀等本课题主要通过利用压电材料的特性将压电片分别作为信号激发器和传感器从而探测铝条的缺陷位置。
压电材料自从1880年被法国科学家发现以来，就广泛的运用在声波导航，测距和定位装置中。
压电材料最主要特性为，当收到外加机械压力时，其内部可以产生电压，相反如果受到电信号的激发，其自身可以产生机械振动。
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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
杜娟
（武汉市燃气热力工程公司，湖北武汉430051）
摘要：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。
关键词：压电阻抗；压电传感；驱动元件；自损伤检测
中图分类号：TH49文献标识码：A文章编号：1673-1131（2012）03-0045-01
1认识压电阻抗技术
1.1压电阻抗技术的原理
压电阻抗技术的基本原理：鉴于结构机械阻抗的变化多数是由结构损伤所引起的，同时由于结构的机械阻抗很难通过相关的测量设备直接测试得到，一般会采用基于压电材料的机电祸合效应的方法进行机械阻抗的测量，通过该原理可以将结构的损伤转化为粘贴主体结构表面的压电片电阻抗的变化，从而实现结构健康监测的目的。
1.2压电阻抗技术的优点
与传统结构健康监测技术方法相比，压电阻抗技术方法具有如下几个方面的优点：
（1）压电阻抗技术方法的频率精度高，速度快，测量准确。
（2）传统结构健康监测技术方法一般只能测谐振频率Fs、反谐振频率Fp、动态阻抗等参数，压电阻抗技术方法却可以测量压电器件的全部参数。
（3）测量方便。
传统结构健康监测技术方法需要手动调节，而压电阻抗技术方法可以自动扫描并计算参数。
传统结构健康监测技术方法完全是人为控制，效率低，精度低。
（4）传统结构健康监测技术方法判断不出换能器的共振模态的优劣，而压电阻抗技术方法可以很好地观察器件的共振模态。
传统结构健康监测技术方法得不到导纳圆，也就无法评估压电晶体的优劣。
（5）传统结构健康监测技术方法只能观察阻抗模，却不能观察相位。
而压电阻抗技术方法却可以观察阻抗模和相位。
也就是说，传统结构健康监测技术方法测量不能区分电导和电纳，这种测量只能反映压电晶体的部分特性。
（6）传统结构健康监测技术方法中测量网络本身的寄生电感和寄生电容会对测量结果造成很大的影响，但是压电阻抗技术方法可以消除寄生电感和寄生电容的影响。
2压电自损伤检测理论分析
2.1压电自损伤检测理论说明
在对压电片施加激励电压使其振动前，需要将压电陶瓷片作为传感器或驱动器粘贴在相应的结构上。
然后充分利用压电片的机电耦合特性，将结构机械阻抗的变化转化为压电片电阻抗变化。
通过这一压电自损伤检测理论来实现压电传感、驱动元件自损伤检测。
2.2压电自损伤检测理论的实现
压电陶瓷是一类晶体物质，在交流电压的作用下，能够产生伸缩振动，从而发出声音，这种现象在物理学上叫压电效应，具有压电效应的陶瓷就叫压电陶瓷。
相反，当它在受到机械压力时，即使这种压力微小的和声波振动那样小，都会产生伸缩等形状变化，随着形状的变化，这种晶体的两面会产生不同的电荷，这样，当声波作用在压电陶瓷上的时候，振动就会变成电讯号。
对于压电器件，通过压电阻抗技术方法可以得到其主要参数，包括：谐振频率Fs、反谐振频率Fp、半功率点F1与F2、最大导纳Gmax、静电容C0、动态电抗R1、动态电容C1、动态电感L1、自由电容CT、自由介电常数
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