表面弹性波OPCM传感器的标定

标定了一种被称为正交异性压电复合材料(OPCM)的声发射(AE)传感器.利用断铅信号作为声源,SR-15型AE传感器作为标准传感器,以比较法研究了OPCM的脉冲响应.在玻璃纤维板上重点研究了OPCM的正交异性特性--陶瓷项数量的影响及响应规律的描述.实验结果表明,该传感器适于探测表面弹性波,陶瓷项数达到30,正交异性显著,能够很好地减小噪声、边界回弹波等信号对诊断信号的干扰,有助于板类结构健康监测.     

基于压电材料的振动能量获取技术的研究

根据压电原理、力学理论及其电学等效模型,设计了能量收集电路,它由四倍压整流电路,3F超级电容器和微型电源管理芯片MAX1811组成。实验表明,电源管理芯片输出电压为4.17V时,PZT压电材料振动产生的电能,可通过该电路将电能储存于锂电池中。     

基于Lamb波频散特性的声发射源平面定位新方法

针对传统的声发射源平面定位中各传感器灵敏度差异和门槛值设置不同对时差定位精度影响较大的问题，通过研究弹性波在薄板中传播的特性即Lamb板波频散特性，借用模态声发射的概念将单个传感器接收到的信号利用Gabor小波时频分析得到不同模态的峰值到达时间，并在引入速度因子概念的基础上，讨论了两种不同的声发射源平面定位方法，即同一频率不同模态的定位方法和同一模态不同频率的定位方法，试验证明两种方法都能得到模拟源的正确定位，不仅从根本上避免了传感器间灵敏度差异对时差定位精度的影响，而且还可以减少平面定位中传感器的数量，避免三角形定位中伪定位的出现，并适用于传统的声发射源平面定位中不易布置传感器阵列的结构健康无损监测。     

基于HHT的钢筋混凝土结构损伤检测新方法分析

针对混凝土结构损伤信号的特点,引入一种非平稳信号的时频分析新方法--希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang变换,简称HHT)用于混凝土结构损伤检测.该方法是通过经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)提取信号的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF),再进行Hilbert变换,求瞬时频率、瞬时振幅,得到信号的Hilbert谱.试验中通过对无损伤和有损伤两种钢筋混凝土梁进行侧向激振检测,对无损伤信号和损伤信号谱特征进行比较分析,结果表明HHT方法能识别结构损伤,且优于常规的Fourier变换方法及小波变换(wavelet transform, WT)方法,值得推广.     

正交异性压电传感器在结构健康诊断中的应用

通过正交异性压电（Orthotropic Piezoelectric Composite Materials,简称OPCM）传感器与普通压电（PZT）传感器的传感特性比较,证明了OPCM传感器对同平面内相互正交的AE信号具有不同的响应特性.基于OPCM传感器的这一特性,将其作为结构健康诊断系统中的声发射传感器,可减少结构侧面等边界反射的影响,有效保留损伤和/或缺陷的有用信息.结合Gabor小波时频分析方法和透射波法,能增强声发射技术探测结构损伤的能力,并减少了测试仪器的通道数量,为实用的结构健康诊断提出了新的思路并建立了相关的理论模型.     

OPCM AE传感器特性的理论仿真与实验研究

基于均匀场和细观力学理论,对应用于结构损伤声发射(AE)检测的1-1型压电复合材料(OPCM)AE传感器,建立了它的等效力电模型,在此基础上,推出了其等效力、电参数,通过这些参数的对比,发现OPCM具有明显的正交异性的特性;同时,应用有限元仿真计算,得到了在x和z两方向上传感器受到单向应力波荷载作用时,电极面输出的电压存在明显差异;所设计的实验表明:OPCM能够区分出不同方向的应力波,并对特殊方向上的应力波具有强烈的响应,再次证实了OPCM传感器的正交异性特性。     

应用小波支持向量机的预应力混凝土碳化深度研究

构造了一类小波核函数,并利用小波核函数支持向量机对预应力混凝土碳化深度进行了仿真和预测。将小波函数用于SVM得出一类小波核函数,并将其与径向核函数SVM、神经网络在预应力混凝土碳化深度预测中的应用进行了对比。研究发现,SVM对预应力混凝土碳化深度的预测精度要远远高于神经网络,且小波核函数SVM比径向核函数SVM精度高。小波核函数在一定场合下精度要比径向核函数高,SVM用于预应力混凝土碳化深度的预测是可行的,且具有较高精度。     

螺旋肋钢丝与混凝土粘结滑移的声发射检测

声发射技术作为一种新型动态无损检测方法,可动态检测在役钢筋混凝土结构的粘结滑移性能。对螺旋肋钢丝与混凝土拔出试件进行拔出试验,利用声发射技术对其拔出过程中的声发射特征信号进行处理与分析,得出这两种材料粘结滑移的声发射特征;通过三维时差定位方法对拔出过程的声发射源进行定位,由定位结果可知,声发射源点主要分布在粘结滑移界面,证明与实际受力结果吻合;最后结合试验数据,建立了粘结破坏过程的受力状态与声发射能量参数间的对应关系。     

基于AE数值模拟的压电元件传感特性研究

建立结构与压电材料传感元件的二维有限元模型，模拟结构中一种声发射（AE）的产生和传播。通过读取结构表面特定位置节点加速度与压电相节点电压时域信号，实现了结构中微观的AE波传播与宏观的输出电压信号的有机结合，并讨论这种无噪声影响理想条件下1—3型压电复合材料（1—3型PCM）、压电偶极子对、普通PZT材料用于模拟的AE检测时，对AE波径向共振与厚度共振的响应特性。     

一种基于FFT功率谱的全隐框玻璃幕墙结构胶脱粘长度检测方法

针对全隐框玻璃幕墙结构胶脱粘长度检测问题,率先提出了基于瞬态脉冲动力响应信号的FFT功率谱脱粘长度检测方法.通过对4个测点进行动力响应实验信号的采集,采用FFT功率谱对实验信号进行了分析评判,并提取功率谱主峰频率对信号总功率的贡献比重η<,i>作为结构胶损伤长度α的因变量.采用Gaussian函数和Lorentzian函数对实验数据进行了拟合,建立了η关于α的函数关系式,并对小损伤的α值进行了检测识别.研究成果表明,该方法有助于全隐框玻璃幕墙结构胶脱粘长度检测技术的推广和应用.