結(jié)構(gòu)混凝土壓電機敏監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、大型建筑設(shè)施如大廈、橋梁、水壩等的安全與人們的生活息息相關(guān)。及時有效地杜絕建筑設(shè)施的安全隱患已成為全社會的共同需要?，F(xiàn)有的各種混凝土無損檢測手段受其單一的信息獲取方式限制，往往只能對混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況的某一方面進行評估，難以實現(xiàn)實時、長期監(jiān)測。碳纖維法和光纖傳感法可以對混凝土結(jié)構(gòu)進行實時、在線地監(jiān)測。但是利用碳纖維的壓敏特性只能監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)中有纖維分布的局部應(yīng)力狀況，且碳纖維對靜態(tài)應(yīng)力無響應(yīng)，監(jiān)測結(jié)果不全面。光纖傳感法也存在著不少缺點

2、，如光纖頻帶窄、設(shè)備費用昂貴等。 將壓電敏感元件植入混凝土中，形成敏感模塊，可以在大型建筑設(shè)旌中擴展成任意分布的壓電機敏混凝土系統(tǒng)。利用機敏系統(tǒng)可以感知混凝土結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)特性。這種結(jié)構(gòu)混凝土監(jiān)測方法具有實時、主動、長期監(jiān)測的特點，且成本不高，易于維護，實用性較強。 論文的研究工作圍繞著設(shè)計可用于大型混凝土結(jié)構(gòu)實時、主動、長期健康監(jiān)測的壓電機敏系統(tǒng)的課題目標展開。首先通過對超聲波在混凝土中的傳播特性分析，歸納了利用壓電機

3、敏系統(tǒng)監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性的思路，初步探討了壓電機敏混凝土靜態(tài)特性監(jiān)測的數(shù)學模型。 為了給壓電元件提供多種類型的激勵信號，根據(jù)直接數(shù)字合成原理，設(shè)計了利用數(shù)據(jù)采集卡和計算機實現(xiàn)DDS波形發(fā)生的虛擬儀器，并對生成波形的各方面性能進行了理論分析和實驗研究，從理論和實驗兩個方面分析了這種波形發(fā)生方式所能取得的效果。 通過對壓電元電—聲換能的理論分析，得出在混凝土結(jié)構(gòu)不被損毀的前提下，埋入混凝土中壓電元的電—聲換能特性不隨