功率信号源在基于压电传感技术的木连接损伤研究中的应用

实验名称：基于压电传感技术的木连接损伤识别研究

研究方向：无损检测、损伤定位

实验目的：基于压电主动传感法进行榫卯连接木结构连接处损伤识别实验研究，探究压电主动传感法识别榫卯结构连接处损伤的可行性。

测试设备：ATG-2021H功率信号源，笔记本电脑，试件

实验过程：

作为驱动器的PZT1产生应力波在结构中传播并被作为传感器的PZT2接收，当结构中发生损伤时，应力波传播的能量会减小，PZT2接收到的应力波信号与健康状态下的应力波信号相比会减弱，损伤程度的增加会相应地导致接收应力波能量的减弱，以此来实现对结构损伤的识别。

图一：基于传感器的主动监测方法

实验装置由压电信号监测与分析系统、笔记本电脑和试件组成，压电片采用直径15mm、厚度0.3mm的圆形片材，用不锈钢壳包裹对其进行封装保护使得压电片可以回收重复使用。数据采集系统的采样频率为1MHz，在作为激励器的压电陶瓷传感器端输入幅值为10V的正弦扫频信号，频率为100kHz-300kHz，通过激励器产生应力波并在榫卯连接木试件中传播，当应力波传播至榫卯连接另一端时，会被作为接收端压电传感器所感知，根据正压电效应，采集的应力波信号将被转化为电压信号，采集接收端压电传感器响应电压信号通过对比信号的前后差异，即可得到榫卯连接木结构连接处的损伤变化信息。

图二：损伤工况设置

实验结果：

图三：工况A信号图

图四：工况B信号图

图五：工况C信号图

对于工况A、B、C，接收端压电传感器采集的应力波信号分别如图三、四、五所示，因连接方式及所设置损伤类型的不同，三组工况下信号均不相同，且在同种损伤类型中因连接面界面变化较大，信号仍呈现出独特的特征。工况A、B和工况C三组工况下信号强度随损伤程度的增加呈减小趋势，三组损伤工况中，工况B信号强度减小最为明显。信号图能够定性的反映出损伤程度逐渐增加。

安泰ATG-2021H功率信号源：

图：ATG-2021H功率信号源的指标参数

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审核编辑：汤梓红