結(jié)構(gòu)混凝土壓電機(jī)敏監(jiān)測(cè)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(shí)有效地杜絕建筑設(shè)施的安全隱患已成為全社會(huì)的共同需要。現(xiàn)有的各種混凝土無(wú)損檢測(cè)手段受其單一的信息獲取方式限制，往往只能對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況的某一方面進(jìn)行評(píng)估，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。碳纖維法和光纖傳感法可以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線地監(jiān)測(cè)。但是利用碳纖維的壓敏特性只能監(jiān)測(cè)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(duì)靜態(tài)應(yīng)力無(wú)響應(yīng)，監(jiān)測(cè)結(jié)果不全面。光纖傳感法也存在著不少缺點(diǎn)

2、，如光纖頻帶窄、設(shè)備費(fèi)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(kuò)展成任意分布的壓電機(jī)敏混凝土系統(tǒng)。利用機(jī)敏系統(tǒng)可以感知混凝土結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)特性。這種結(jié)構(gòu)混凝土監(jiān)測(cè)方法具有實(shí)時(shí)、主動(dòng)、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，且成本不高，易于維護(hù)，實(shí)用性較強(qiáng)。 論文的研究工作圍繞著設(shè)計(jì)可用于大型混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)、主動(dòng)、長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)的壓電機(jī)敏系統(tǒng)的課題目標(biāo)展開(kāi)。首先通過(guò)對(duì)超聲波在混凝土中的傳播特性分析，歸納了利用壓電機(jī)

3、敏系統(tǒng)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)特性的思路，初步探討了壓電機(jī)敏混凝土靜態(tài)特性監(jiān)測(cè)的數(shù)學(xué)模型。 為了給壓電元件提供多種類型的激勵(lì)信號(hào)，根據(jù)直接數(shù)字合成原理，設(shè)計(jì)了利用數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)DDS波形發(fā)生的虛擬儀器，并對(duì)生成波形的各方面性能進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面分析了這種波形發(fā)生方式所能取得的效果。 通過(guò)對(duì)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