[发明专利]谐振频率可调的压电智能骨料

说明书

本发明公开了谐振频率可调的压电智能骨料，包括压电陶瓷传感器；所述压电陶瓷传感器由压电陶瓷片串联或并联叠加构成；所述压电陶瓷片的边缘镀有两包边正极和两包边负极，两包边正极相对，且两包边负极相对；所述压电陶瓷片外表面上除两包边正极和两包边负极以外的所有区域均涂覆绝缘层，绝缘层厚度低于包边正极和包边负极。本发明结构简单灵活，通过改变压电陶瓷片的叠加数量、叠加方式、上盖厚度以及垫块厚度等，即可实现智能骨料谐振频率的可调可控，谐振频率调节方便，有效解决了传统智能骨料谐振频率固定不可调的问题。

技术领域

本发明涉及结构健康监测领域，具体涉及一种谐振频率可调的压电智能骨料。

背景技术

目前，结构健康监测领域所使用的压电智能骨料的结构均为固定不变的，从而导致其谐振频率也是固定的。但结构损伤的敏感频率往往会随损伤类型和大小而发生变化，这就导致在实际的损伤识别过程中，往往需要采用具有不同中心频率的智能骨料，这极大地增大了损伤检测的成本和难度。

发明内容

本发明的目的是提供谐振频率可调的压电智能骨料。

本发明提供的谐振频率可调的压电智能骨料，包括压电陶瓷传感器；所述压电陶瓷传感器由偶数个压电陶瓷片串联叠加构成；所述压电陶瓷片的边缘镀有两包边正极和两包边负极，两包边正极相对，且两包边负极相对；所述压电陶瓷片外表面上除两包边正极和两包边负极以外的所有区域均涂覆绝缘层，绝缘层厚度低于包边正极和包边负极；

所述串联叠加即：相邻的压电陶瓷片中，下层压电陶瓷片的两包边负极与上层压电陶瓷片的两包边正极对应连接，但下层压电陶瓷片的两包正极并不与上层压电陶瓷片的两包边负极对应连接。

本发明提供的另一种谐振频率可调的压电智能骨料，包括压电陶瓷传感器，所述压电陶瓷传感器由若干压电陶瓷片并联叠加构成；所述压电陶瓷片的边缘镀有两包边正极和两包边负极，两包边正极相对，且两包边负极相对；所述压电陶瓷片外表面上除两包边正极和两包边负极以外的所有区域均涂覆绝缘层，绝缘层厚度低于包边正极和包边负极；所述并联叠加即：相邻的两压电陶瓷片的两包边正极和两包边负极分别对应连接。

进一步的，两包边正极的连线和两包边负极的连线的夹角为30度～60度。

进一步的，包边正极和包边负极均为镀锡电极层。

作为优选，绝缘层厚度比包边正极和包边负极厚度低0.03mm～0.05mm。

进一步的，上述压电智能骨料还包括外壳、垫块和上盖；所述压电陶瓷传感器设于外壳内，由外壳和上盖进行封装；所述垫块置于压电陶瓷传感器上，上盖位于垫块上并与外壳以可拆卸方式连接；压电陶瓷传感器中最上端压电陶瓷片的两包边正极和两包边负极通过同轴电缆引出至外壳外。

所述可拆卸方式，具体为：

外壳的侧壁顶端设有若干螺栓固定槽，上盖边缘与螺栓固定槽的对应处开设有螺栓孔，通过螺栓固定连接上盖和外壳。

作为优选，压电陶瓷传感器与外壳接触处设绝缘纸。

为便于控制预紧力，垫块和压电陶瓷传感器的总厚度应大于外壳内部空腔厚度。通过螺栓即可控制压电陶瓷传感器的预紧力大小。

本发明谐振频率可调的压电智能骨料，可通过增加或减少压电陶瓷片的叠加数量来调整谐振频率大小，叠加的压电陶瓷片数量越多，谐振频率越小。也可通过改变压电智能骨料整体厚度来调节其谐振频率，例如，可改变上盖或垫块的厚度，厚度越大，谐振频率越小。

和现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：

(1)本发明结构简单灵活，通过改变压电陶瓷片的叠加数量、叠加方式、上盖厚度以及垫块厚度等，即可实现智能骨料谐振频率的可调可控，谐振频率调节方便，有效解决了传统智能骨料谐振频率固定不可调的问题。