[实用新型]一种用于管道结构健康监测的压电智能装置

说明书

本实用新型公开一种用于管道结构健康监测的压电智能装置，PZT片设置在壳体内部，其PZT片上涂有硅胶防水层；PZT片与屏蔽导线一端焊接相连，其屏蔽导线的另一端与屏蔽接头相连，屏蔽接头与信号发射及采集系统相连接；壳体连接的PZT片被外包层包裹；将其放入养护室内养护，待达到预定强度后脱壳体即为压电陶瓷片PZT模块；压电陶瓷片PZT模块沿管道一端圆周设置，形成激励阵列；压电陶瓷片PZT模块沿管道另一端圆周设置，形成接收阵列；压电陶瓷片PZT模块与管道连接时，其屏蔽导线在壳体内，屏蔽接头在壳体外部；本实用新型PZT装置体积小、重量轻、且具有一定的强度，将其粘结在混凝土管壁上不会影响结构的整体受力性能，还可以起到与普通骨料相同的作用。

技术领域

本实用新型属于检测结构损伤技术领域，具体涉及一种用于管道结构健康监测的压电智能装置。

背景技术

混凝土管道因具有良好的力学特性，已经广泛应用于工程实际当中，然后由于管道自身可能因服役期过长或者管道维护不善等原因，造成管道时常会带裂缝工作，而这种带裂缝的管道损伤形式会不同程度地影响钢筋混凝土管道的力学性能，使其裂缝扩展，造成管道内液体泄漏事故发生，由此可见，混凝土管道的损伤检测变得至关重要。PZT(Piezoceramic Transducer)具有稳定的压电效应，在土木工程领域常被用作结构健康监测中的传感器和作动器。将PZT制作成压电智能骨料(Smart Aggregate)用于混凝土裂缝损伤监测、混凝土龄期强度监测和钢与混凝土组合结构的截面剥离监测等研究得到了很好的损伤识别效果。此外，PZT还可以激发出瑞利波和纵波对混凝土表面裂缝和内部裂缝损伤进行监测。

采取PZT片来检测结构损伤的布置方式一般都是激励器布置一个、接收器布置一个，即一发一收。得到的结果往往受管道表面材质各向异性的影响波动较大且信号较弱。这些问题使得通过PZT检测管道损伤的方式需要改进，以解决目前检测效果不好的窘境。

实用新型内容

本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于管道结构健康监测的压电智能装置，包括管道、PZT片、硅胶防水层、屏蔽导线、屏蔽接头、壳体和外包层；

所述PZT片设置在壳体内部，其PZT片上涂有硅胶防水层；

所述PZT片与屏蔽导线一端焊接相连，其屏蔽导线的另一端与屏蔽接头相连，屏蔽接头与信号发射及采集系统相连接；

所述壳体连接的PZT片被外包层包裹；将其放入养护室内养护，待达到预定强度后脱壳体即为压电陶瓷片PZT模块；

十六个所述压电陶瓷片PZT模块沿管道一端圆周设置，粘结在管道壁上，形成激励阵列；

四个所述压电陶瓷片PZT模块沿管道另一端圆周设置，粘结在管道壁上，形成接收阵列；

所述压电陶瓷片PZT模块与管道连接时，其屏蔽导线在壳体内，屏蔽接头在壳体外部；

所述激励阵列与接收阵列之间为管道的损伤裂缝。

所述的一种用于管道结构健康监测的压电智能装置，其优选方案为所述外包层为细砂混凝土或砂浆。

所述的一种用于管道结构健康监测的压电智能装置，其优选方案为所述激励阵列的压电陶瓷片PZT模块可根据需要添加，数量为偶数。

所述的一种用于管道结构健康监测的压电智能装置，其优选方案为所述管道类型为钢筋混凝土管道。

所述的一种用于管道结构健康监测的压电智能装置，其优选方案为所述压电陶瓷片PZT模块养护28天达到预定强度。

压电陶瓷片PZT模块组成的激励矩阵与PZT组成的接收矩阵之间不能间隔过远，接收信号的强度会随着距离递减。