专利名称：基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法
技术领域：
本发明涉及一种管道结构损伤状况的监测方法，确切地说是指基于压电陶瓷技术和导波分析的管道结构损伤监测方法。
背景技术：
现今社会管道结构多被应用于输送易燃、易爆的石油、天然气等方面。由于受到环境侵蚀或人为破坏，很容易产生损伤，发生泄漏，威胁到人们的生命与财产安全。对管道结构进行损伤监测的方法很多，如超声检测方法等，但它们的检测范围有限，而管道结构距离长，范围大的特点使得这些方法不可能快速且高效地对整个管道进行损伤监测。另外，超声检测设备的价格也比较昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法，该方法可对管道结构进行高灵敏度、快速的主动监测。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法，其特点是，包括基于压电陶瓷传感器的监测系统的建立及对管道结构损伤的监测和评价方法。建立系统所需的主要设备有任意波形函数发生器、数字示波器、焊有屏蔽导线的压电陶瓷传感器传感器、信号放大器和计算机系统。所述的基于压电陶瓷传感器测量的监测系统的建立步骤为
在管道结构指定部位的圆周上均勻布置若干个作为压电陶瓷传感器的压电陶瓷片，每个压电陶瓷片并联在一起，作为监测信号驱动器使用，定义为A，布置的数量视管道的半径而定；在靠近A的位置再布置若干个压电陶瓷片，作为监测信号传感器使用，定义为B，数量不限；将信号发生设备与驱动器相连，传感器与数字示波器相连；最后将数字示波器采集的数据传至计算机分析系统。所述的管道结构损伤监测方法为
首先对接收到的电压信号进行快速傅立叶(FFT)变换，以获取信号的频域特征。可根据离散傅里叶变换(DFT)公式即
权利要求
1. 一种基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法，其特征在于，包括基于压电陶瓷传感器的监测系统的建立和对管道结构损伤的监测和评价方法，建立系统所需的主要设备有任意波形函数发生器、数字示波器、焊有屏蔽导线的压电陶瓷传感器， 信号放大器和计算机系统，其中计算机系统连接数字示波器，数字示波器连接连接传感器，任意波形函数发生器连接信号放大器，信号放大器连接驱动器，驱动器在管道圆周上均勻布置；在靠近驱动器的位置再布置若干个压电陶瓷片，作为监测信号传感器，所述的基于压电陶瓷传感器测量的监测系统的建立步骤为在管道指定部位的圆周上均勻布置若干个作为压电陶瓷传感器的压电陶瓷片，每个压电陶瓷片并联在一起，作为驱动器使用，定义为A，布置的数量视管道的半径而定；在靠近A 的位置再布置若干个压电陶瓷片，作为传感器使用，定义为B，数量不限；将信号发生设备与驱动器相连，传感器与数字示波器相连；最后将数字示波器采集的数据传至计算机分析系统，所述的管道结构损伤监测方法为首先对接收到的电压信号进行快速傅立叶(FFT)变换，以获取信号的频域特征，可根据离散傅里叶变换(DFT)公式
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征是，所述传感器为单面连线的压电陶瓷片， 与屏蔽导线焊接后用502胶均勻粘贴在管道的圆周上。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征是，所述的任意波形函数发生器产生的信号为高频的正弦调制信号，频率可选范围是50kHz-150kHz。
全文摘要
本发明提出了一种基于压电陶瓷传感器和导波分析的管道结构损伤监测方法，属于结构的损伤监测领域。首先建立一套监测系统，由任意波形函数发生器、数字示波器、焊有屏蔽导线的压电陶瓷传感器，信号放大器和计算机等构成。在管道指定部位圆周上均有布置若干个压电陶瓷片用作驱动器，每个压电陶瓷片并联在一起，布置的数量视管道的半径而定；在指定部位的附近布置若干个压电陶瓷片用作传感器，数量不限；将信号发生设备与驱动器相连，传感器与数字示波器相连；最后由数字示波器采集的数据传至计算机分析系统。本发明可以实现对管道结构的快速监测、能精确快速地找到损伤位置，灵敏度高、响应快、操作简便、价格低廉。
文档编号G01N33/00GK102393445SQ20111032401
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者何彬彬, 孙威, 阎石 申请人:沈阳建筑大学