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原文传递基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法及系统

专利名称：	基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法及系统
摘要：	本发明公开了一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法及系统，其中，该方法包括：控制信号发生器生成正弦脉冲电压信号，并通过电压放大器对正弦脉冲电压信号进行放大；将放大后的正弦脉冲电压信号接入压电陶瓷片驱动端，压电陶瓷片在逆压电效应下产生超声振动，并以应力波的形式在碳纤维增强复合材料‑混凝土组合构件中传播，接收端的压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生不同峰值的时域电压信号；通过多通道数据采集设备对不同通道的时域电压信号进行采集，根据多道面波分析方法对采集的时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测。该方法检测成本低，对界面剥离缺陷的识别精度高，便于在工程实际中推广应用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	陈洪兵;聂鑫;赵玉栋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910277115.8
公开号：	CN109959711A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张润
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	100084 北京市海淀区清华园
主权项：	1.一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：控制信号发生器生成正弦脉冲电压信号，并通过电压放大器对所述正弦脉冲电压信号进行放大；将放大后的所述正弦脉冲电压信号接入粘贴于碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件表面的压电陶瓷片驱动端，压电陶瓷片在逆压电效应下产生超声振动，并以压电应力波的形式在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播，接收端的压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生不同峰值的时域电压信号；通过多通道数据采集设备对不同通道的所述时域电压信号进行采集，根据多道面波分析方法对采集的所述时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将放大后的所述正弦脉冲电压信号通过同轴屏蔽导线输出至示波器，检测放大后的所述正弦脉冲电压信号的波形；将所述压电陶瓷片功能元阵列中第一个功能单元的波形通过同轴屏蔽导线输出至示波器以检测线路连接是否异常。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多道面波分析方法对采集的所述时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测，具体包括：通过对所述压电陶瓷片功能元阵列输出的所述不同峰值的时域电压信号的数据进行F-K正演分析，识别在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播的表面波的属性，通过与理论Lamb波和Rayleigh波的对比，实现损伤识别。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多道面波分析方法对采集的所述时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测，具体包括：通过所述压电陶瓷片功能元阵列输出的所述不同峰值的时域电压信号的幅值同轴特性的变化，判别所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中界面剥离缺陷的起点和终点，实现损伤定位。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将放大后的所述正弦脉冲电压信号通过同轴屏蔽导线输入所述压电陶瓷片驱动端，由于所述压电陶瓷片驱动端中压电材料的正压电效应，所述压电陶瓷片驱动端在高频脉冲电压信号的作用下产生高频振动，高频振动以压电应力波的形式在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播，使所述压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生所述不同峰值的时域电压信号。 6.一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测系统，其特征在于，包括：放大模块，用于控制信号发生器生成正弦脉冲电压信号，并通过电压放大器对所述正弦脉冲电压信号进行放大；生成模块，用于将放大后的所述正弦脉冲电压信号接入粘贴于碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件表面的压电陶瓷片驱动端，压电陶瓷片在逆压电效应下产生超声振动，并以压电应力波的形式在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播，接收端的压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生不同峰值的时域电压信号；检测模块，用于通过多通道数据采集设备对不同通道的所述时域电压信号进行采集，根据多道面波分析方法对采集的所述时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测。 7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：输出模块，所述输出模块，用于将放大后的所述正弦脉冲电压信号通过同轴屏蔽导线输出至示波器，检测放大后的所述正弦脉冲电压信号的波形；所述输出模块，还用于将所述压电陶瓷片功能元阵列中第一个功能单元的波形通过同轴屏蔽导线输出至示波器以检测线路连接是否异常。 8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述检测模块，具体用于，通过对所述压电陶瓷片功能元阵列输出的所述不同峰值的时域电压信号的数据进行F-K正演分析，识别在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播的表面波的属性，通过与理论Lamb波和Rayleigh波的对比，实现损伤识别。 9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述检测模块，具体用于，通过所述压电陶瓷片功能元阵列输出的所述不同峰值的时域电压信号的幅值同轴特性的变化，判别所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中界面剥离缺陷的起点和终点，实现损伤定位。 10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述生成模块，具体用于，将放大后的所述正弦脉冲电压信号通过同轴屏蔽导线输入所述压电陶瓷片驱动端，由于所述压电陶瓷片驱动端中压电材料的正压电效应，所述压电陶瓷片驱动端在高频脉冲电压信号的作用下产生高频振动，高频振动以压电应力波的形式在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播，使所述压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生所述不同峰值的时域电压信号。
所属类别：	发明专利