[实用新型]一种可重复使用的损伤识别压电传感装置

说明书

本实用新型公开了一种可重复使用的识别损伤的压电传感装置，包括压电陶瓷片，特点是还包括用于与被测构件表面粘结的金属盒体，金属盒体的顶板中央设置有导线穿出孔，金属盒体的一侧侧壁垂直向上延伸形成用于敲卸金属盒体与被测构件的敲击面，压电陶瓷片位于金属盒体内且紧密粘贴固定在金属盒体的底板上，压电陶瓷片的导线穿过导线穿出孔与外部的阻抗分析仪连接，优点是制作简易并且操作方便，能够有效消除压电陶瓷片自身差异带来的试验误差。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其是涉及一种可重复使用的损伤识别压电传感装置。

背景技术

压电元件是一种具备机电转换特性并具有驱动与传感双重功能的器件。近年来，研究者们对于压电元件作为传感装置的开发尤为盛行。有基于3D打印自动化封装的压电陶瓷传感器、用于物流监控的拉伸式压电传感器、一种高灵敏度压电EMES传感器，还有压电加速度传感器等。

作为压电元件的压电体层材料，常见有锆钛酸铅压电陶瓷片（PZT）。基于自身压电效应与介电性，其作为传感元件在机械和土木工程领域具有巨大发展空间。压电阻抗技术便是利用了此特性在结构健康监测及损伤诊断方面得到大量应用。比如装配式钢筋套筒灌浆密实度识别、机械螺栓松动监测、混凝土裂缝深度发展研究、钢框架桁架损伤识别。该技术凭借压电传感器对损伤敏感度高、成本低效用好、可实时监测等优点，逐渐成为一种新型的无损检测技术。

由于压电阻抗技术是基于压电陶瓷片与构件耦合振动时模态参数的变化来识别结构损伤情况的，这就要求压电陶瓷片一端与主体构件粘结固定，形成一个一维压电阻抗模型以实现耦合振动，电能与机械能得以相互转换。如若探究结构不同部位的损伤特性或是对比不同结构之间损伤状况，原已粘结固定的压电片无法拆卸以重复利用，则需使用多片压电陶瓷片在不同点位上的粘结得以达到探究目的。但是压电陶瓷片作为一种压电晶体自身参数如压电常数、介电常数各不相同，自振频率更是不一，导致不同压电陶瓷片反馈的电信号有较大差异，这会对损伤识别结果带来不小的误差。因此，解决这一问题成为了当务之急。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制作简易并且操作方便，能够有效消除压电陶瓷片自身差异带来的试验误差的可重复使用的识别损伤的压电传感装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可重复使用的识别损伤的压电传感装置，包括压电陶瓷片，还包括用于与被测构件表面粘结的金属盒体，所述的金属盒体的顶板中央设置有导线穿出孔，所述的金属盒体的一侧侧壁垂直向上延伸形成用于敲卸所述的金属盒体与所述的被测构件的敲击面，所述的压电陶瓷片位于所述的金属盒体内且紧密粘贴固定在所述的金属盒体的底板上，所述的压电陶瓷片的导线穿过所述的导线穿出孔与外部的阻抗分析仪连接。

所述的金属盒体的底板为厚度0.4-0.6mm的薄铁片。易于与构件、压电陶瓷片粘结均匀充分，实现紧密贴合无缝隙，保证测量精度。经实验论证，薄铁片的粘结并不影响压电陶瓷片机电耦合效应，其仍能精确测量构件机械阻抗值的变化并反馈电阻抗信号达到识别构件损伤的目的。

所述的金属盒体均采用铁材料制作，所述的敲击面的厚度为1.5mm-2mm，所述的金属盒体的其余侧壁和顶板的厚度为1mm-1.5mm。确保结构的刚度，做到在敲卸过程中装置不破坏磨损，并间接保护盒内压电陶瓷片不受损坏。

所述的金属盒体的表面镀有一层锌。保证装置结构不会因腐蚀生锈而对试验测算结果带来影响。

所述的金属盒体的底板和顶板均为正方形，所述的压电陶瓷片为机电耦合系数不低于0.56，直径为16mm且厚度为0.4mm的圆片，所述的压电陶瓷片位于所述的金属盒体的底板中央。

所述的压电陶瓷片焊有两根所述的导线，两根所述的导线均为柔性材料并包裹有绝缘层。确保两根导线线芯不会与金属盒体触碰，避免信号的干扰。