一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知FRP筋及其使用方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋及其使用方法。

背景技术：

frp筋被广泛地应用于土木工程领域，尤其是增强混凝土结构中。需指出的是，frp筋增强混凝土结构在长期自然环境作用下容易使frp筋磨损以及frp筋与混凝土界面性能退化，从而导致增强混凝土结构极限承载力下降，正常服役寿命缩短。

针对上述情况，实时有效地监测frp筋磨损及frp筋与混凝土界面损伤，以评估增强混凝土结构的安全性能，进而避免结构事故的发生，这具有非常重要意义。

需指出的是，传统传感器难以对frp筋的磨损以及frp筋与混凝土的界面损伤进行监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋，该嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋结构设计新颖，且能够有效地实现实时、在线监测。

本发明的另一目的在于提供一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法，该使用方法能够有效地解决frp筋磨损以及frp筋与混凝土界面监测问题，并能够准确评估增强混凝土结构的安全性能，以便于在结构事故的发生前采取相应的补救措施，进而防止发生灾难性的结构事故。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋，包括有frp筋、传感器组件，传感器组件包括有压电陶瓷传感器、bnc接头，压电陶瓷传感器包括有压电陶瓷片以及包裹于压电陶瓷片外围的铜壳，压电陶瓷片的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳并分别从铜壳的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；bnc接头的正极接线端与正极导线的引出端连接，bnc接头的负极接线端与负极导线的引出端连接；

frp筋的表面开设有由高速激光切割机切割而形成的槽口，传感器组件的压电陶瓷传感器完全嵌入至frp筋的槽口内，frp筋的槽口内填充有将压电陶瓷传感器固定的封装材料层；封装材料层所采用的封装材料由树脂、固化剂混合而成，且封装材料所采用的树脂材料与frp筋的基体树脂材料相同。

其中，所述frp筋为玻璃纤维增强筋或者玄武岩纤维增强筋。

其中，所述frp筋的槽口深度值小于frp筋直径值的三分之一。

其中，所述frp筋的表面开设有沿着frp筋长度方向依次间隔排布的槽口，相邻两个槽口之间的间距大于30cm。

其中，所述封装材料层的表面与所述frp筋表面平齐。

其中，所述压电陶瓷片的厚度值小于1.2mm，所述铜壳的厚度值小于0.02mm。

一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法，包括有以下步骤，具体的：

a、制备压电陶瓷传感器：选取合适尺寸的压电陶瓷片以及铜壳，并将铜壳包裹于压电陶瓷片外围，压电陶瓷片的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳并分别从铜壳的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；

b、将压电陶瓷传感器与bnc接头连接：将压电陶瓷传感器的正极导线的引出端与bnc接头的正极接线端连接，且将压电陶瓷传感器的负极导线的引出端与bnc接头的负极接线端连接；

c、选取frp筋类型，并于所选择的frp筋表面通过高精度激光切割机开设槽口；

d、选择与所选取frp筋的基体树脂材料相同的树脂作为封装材料的树脂材料，将封装材料用树脂材料与固化剂按照七个组别进行混合搅拌，第一组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为4:1，第二组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为3:1，第三组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为2:1，第四组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:1，第五组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:2，第六组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:3，第七组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:4，将各组别的由树脂材料与固化剂混合搅拌后的封装材料放在温度为22℃的环境下进行固化，并测量各组别的封装材料的固化时间；待各组别的封装材料的固化时间确定后，选择固化时间为4h-8h的封装材料作为备用封装材料；

e、将压电陶瓷传感器完全嵌入至frp筋的槽口内，而后将所选择的备用封装材料填充至frp筋的槽口内，待槽口内的封装材料层固化后形成封装材料层，压电陶瓷传感器被封装材料层固定于frp筋的槽口内，封装材料层的表面与frp筋表面平齐，且压电陶瓷传感器的正极导线、负极导线分别延伸至封装材料层的外侧，自感知frp筋制备完毕；

f、采用阻抗法监测自感知frp筋的磨损情况：将压电陶瓷传感器的bnc接头连接到阻抗测试仪上，分别获取不同时刻的电阻-频率谱图，观察电阻-频率谱图并根据谐振峰数目、大小及偏移情况分析不同时刻下frp筋的磨损程度；

或者，采用波动法监测自感知frp筋的磨损情况：该自感知frp筋开设有两个槽口，各槽口内分别嵌入有一个通过封装材料层固定的压电陶瓷传感器，将其中一个压电陶瓷传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的发射端，将另外一个压电陶瓷传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的接收端，niusb-6366数据采集卡与电脑连接；待bnc接头、niusb-6366数据采集卡、电脑连接完毕后，选择相同的信号激励作用于与niusb-6366数据采集卡发射端相连的压电陶瓷传感器，此时与niusb-6366数据采集卡发射端相连的压电陶瓷传感器震动并产生应力波，应力波沿着frp筋传播并被与niusb-6366数据采集卡接收端相连的压电陶瓷传感器接收，niusb-6366数据采集卡将接收端将所接收的数据发送至电脑，通过电脑并根据不同时刻下接收到的信号差异判断frp筋的磨损程度；

或者，采用波动法监测frp筋与自密实混凝土的界面损伤情况：利用自感知frp筋与自密实混凝土制备粘结滑移试件，制备粘结滑移试件前在试件中心临近frp筋的位置埋入智能骨料传感器，嵌入至frp筋槽口内的压电陶瓷传感器位于自密实混凝土试件的外侧，其中智能骨料传感器的正极接线端通过导线与bnc接头的正极接线端连接，智能骨料传感器的负极接线端通过导线与bnc接头的负极接线端连接；待粘结滑移试件制备完成后，将frp筋上的压电陶瓷传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的发射端，且将智能骨料传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的接收端，niusb-6366数据采集卡与电脑连接；待待bnc接头、niusb-6366数据采集卡、电脑连接完毕后，将粘结滑移试件安装至拉力试验机上并通过拉力试验机进行拉拔试验，在通过拉力试验机进行拉拔试验过程中，选择相同的信号激励作用于frp筋上的压电陶瓷传感器，此时压电陶瓷传感器震动并产生应力波，应力波在frp筋、frp筋与自密实混凝土界面以及自密实混凝土中传播，智能骨料传感器接收应力波，并根据不同时刻下接收到信号幅值、频移差异来判断frp筋与自密实混凝土界面损伤程度。

其中，在采用波动法监测自感知frp筋的磨损情况的过过程中，为量化frp筋与自密实混凝土界面损伤程度，提出小波能量比率指数并用符号ki表示；

每次接受到的信号s通过n级小波分解成n+1个频段，每个频段的信号xj表示为：xj＝[xj,1,xj,2,……,xj,m]；其中，j代表频段(j＝1,2,……,n+1)，m代表采样数据量；

每个频段的能量表示为：其中，i代表时间指数；

根据每个频段的能量，则第i次接收到的信号总能量可以表示为：

为了准确反映拉拔试验中frp筋与自密实混凝土界面的损伤程度，小波能量比指数被定义为：ki＝ei/e0；其中，ei代表不同时间指数下的小波总能量，e0代表荷载为0kn的健康状态下的小波总能量；

计算不同时间指数下的小波能量比率作为量化指数，在同一图中画出frp筋与自密实混凝土的粘结-滑移曲线以及小波能量比率指数-滑移曲线；当粘结应力达到峰值时，小波能量比率指数开始迅速退化，这说明frp筋与自密实混凝土界面粘结的失效；由小波能量比率指数可以量化frp筋与自密实混凝土界面损伤状况，锁定粘结退化的时刻，全面掌握结构内部界面情况，进而为结构的宏观力学分析提供依据。

本发明的有益效果为：本发明所述的一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋，其包括有frp筋、传感器组件，传感器组件包括有压电陶瓷传感器、bnc接头，压电陶瓷传感器包括有压电陶瓷片以及包裹于压电陶瓷片外围的铜壳，压电陶瓷片的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳并分别从铜壳的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；bnc接头的正极接线端与正极导线的引出端连接，bnc接头的负极接线端与负极导线的引出端连接；frp筋的表面开设有由高速激光切割机切割而形成的槽口，传感器组件的压电陶瓷传感器完全嵌入至frp筋的槽口内，frp筋的槽口内填充有将压电陶瓷传感器固定的封装材料层；封装材料层所采用的封装材料由树脂、固化剂混合而成，且封装材料所采用的树脂材料与frp筋的基体树脂材料相同。通过上述结构设计，本发明具有结构设计新颖的优点，且能够有效地实现实时、在线监测。

本发明的另一有益效果为：本发明所述的一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法，其包括有以下步骤，具体的：a、制备压电陶瓷传感器：选取合适尺寸的压电陶瓷片以及铜壳，并将铜壳包裹于压电陶瓷片外围，压电陶瓷片的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳并分别从铜壳的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；b、将压电陶瓷传感器与bnc接头连接：将压电陶瓷传感器的正极导线的引出端与bnc接头的正极接线端连接，且将压电陶瓷传感器的负极导线的引出端与bnc接头的负极接线端连接；c、选取frp筋类型，并于所选择的frp筋表面通过高精度激光切割机开设槽口；d、选择与所选取frp筋(1)的基体树脂材料相同的树脂作为封装材料的树脂材料，将封装材料用树脂材料与固化剂按照七个组别进行混合搅拌，第一组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为4:1，第二组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为3:1，第三组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为2:1，第四组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:1，第五组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:2，第六组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:3，第七组中封装材料用树脂材料与固化剂的比例为1:4，将各组别的由树脂材料与固化剂混合搅拌后的封装材料放在温度为22℃的环境下进行固化，并测量各组别的封装材料的固化时间；待各组别的封装材料的固化时间确定后，选择固化时间为4h-8h的封装材料作为备用封装材料；e、将压电陶瓷传感器完全嵌入至frp筋的槽口内，而后将所选择的备用封装材料填充至frp筋的槽口内，待槽口内的封装材料层固化后形成封装材料层，压电陶瓷传感器被封装材料层固定于frp筋的槽口内，封装材料层的表面与frp筋表面平齐，且压电陶瓷传感器的正极导线、负极导线分别延伸至封装材料层的外侧，自感知frp筋制备完毕；f、采用阻抗法监测自感知frp筋的磨损情况：将压电陶瓷传感器的bnc接头连接到阻抗测试仪上，分别获取不同时刻的电阻-频率谱图，观察电阻-频率谱图并根据谐振峰数目、大小及偏移情况分析不同时刻下frp筋的磨损程度；或者，采用波动法监测自感知frp筋的磨损情况：该自感知frp筋开设有两个槽口，各槽口内分别嵌入有一个通过封装材料层固定的压电陶瓷传感器，将其中一个压电陶瓷传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的发射端，将另外一个压电陶瓷传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的接收端，niusb-6366数据采集卡与电脑连接；待bnc接头、niusb-6366数据采集卡、电脑连接完毕后，选择相同的信号激励作用于与niusb-6366数据采集卡发射端相连的压电陶瓷传感器，此时与niusb-6366数据采集卡发射端相连的压电陶瓷传感器震动并产生应力波，应力波沿着frp筋传播并被与niusb-6366数据采集卡接收端相连的压电陶瓷传感器接收，niusb-6366数据采集卡将接收端将所接收的数据发送至电脑，通过电脑并根据不同时刻下接收到的信号差异判断frp筋的磨损程度；或者，采用波动法监测frp筋与自密实混凝土的界面损伤情况：利用自感知frp筋与自密实混凝土制备粘结滑移试件，制备粘结滑移试件前在试件中心临近frp筋的位置埋入智能骨料传感器，嵌入至frp筋槽口内的压电陶瓷传感器位于自密实混凝土试件的外侧，其中智能骨料传感器的正极接线端通过导线与bnc接头的正极接线端连接，智能骨料传感器的负极接线端通过导线与bnc接头的负极接线端连接；待粘结滑移试件制备完成后，将frp筋上的压电陶瓷传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的发射端，且将智能骨料传感器的bnc接头连接到niusb-6366数据采集卡的接收端，niusb-6366数据采集卡与电脑连接；待待bnc接头、niusb-6366数据采集卡、电脑连接完毕后，将粘结滑移试件安装至拉力试验机上并通过拉力试验机进行拉拔试验，在通过拉力试验机进行拉拔试验过程中，选择相同的信号激励作用于frp筋上的压电陶瓷传感器，此时压电陶瓷传感器震动并产生应力波，应力波在frp筋、frp筋与自密实混凝土界面以及自密实混凝土中传播，智能骨料传感器接收应力波，并根据不同时刻下接收到信号幅值、频移差异来判断frp筋与自密实混凝土界面损伤程度。通过上述步骤设计，该嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法能够有效地解决frp筋磨损以及frp筋与混凝土界面监测问题，并能够准确评估增强混凝土结构的安全性能，以便于在结构事故的发生前采取相应的补救措施，进而防止发生灾难性的结构事故。

附图说明

下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的自感知frp筋的结构示意图。

图2为本发明的传感器组件的结构示意图。

图3为采用阻抗法监测自感知frp筋的磨损情况的示意图。

图4为采用波动法监测自感知frp筋的磨损情况的示意图。

图5为采用波动法监测frp筋与自密实混凝土的界面损伤情况的示意图。

图6为采用波动法监测frp筋与自密实混凝土的界面损伤情况时的时域信号图。

图7为采用波动法监测frp筋与自密实混凝土的界面损伤情况时的频域信号图。

图8为采用波动法监测frp筋与自密实混凝土的界面损伤情况时粘结-滑移曲线和小波能量比指数-滑移曲线的示意图。

在图1至图8中包括有：

1——frp筋11——槽口

2——压电陶瓷传感器21——压电陶瓷片

22——铜壳3——bnc接头

4——封装材料层5——阻抗测试仪

6——niusb-6366数据采集卡7——电脑

8——智能骨料传感器。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

如图1和图3所示，一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋，其包括有frp筋1、传感器组件，传感器组件包括有压电陶瓷传感器2、bnc接头3，压电陶瓷传感器2包括有压电陶瓷片21以及包裹于压电陶瓷片21外围的铜壳22，压电陶瓷片21的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片21的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳22并分别从铜壳22的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；bnc接头3的正极接线端与正极导线的引出端连接，bnc接头3的负极接线端与负极导线的引出端连接。需解释的是，对于本发明的压电陶瓷传感器2而言，其压电陶瓷片21通过铜壳22包裹，铜壳22具有屏蔽噪音的功能，在利用本发明的自感知frp筋1进行磨损情况或者frp筋1与自密实混凝土的界面损伤情况监测时，铜壳22能够屏蔽外界噪音并提高监测的准确性。

进一步的，frp筋1的表面开设有由高速激光切割机切割而形成的槽口11，传感器组件的压电陶瓷传感器2完全嵌入至frp筋1的槽口11内，frp筋1的槽口11内填充有将压电陶瓷传感器2固定的封装材料层4；封装材料层4所采用的封装材料由树脂、固化剂混合而成，且封装材料所采用的树脂材料与frp筋1的基体树脂材料相同。其中，所述封装材料层4的表面与所述frp筋1表面平齐，且所述压电陶瓷片21的厚度值小于1.2mm，所述铜壳22的厚度值小于0.02mm。

优选的，所述frp筋1为玻璃纤维增强筋或者玄武岩纤维增强筋。

需解释的是，所述frp筋1的槽口11深度值小于frp筋1直径值的三分之一。

还有就是，对于本发明的frp筋1而言，其可以开设有多个槽口11，具体的：所述frp筋1的表面开设有沿着frp筋1长度方向依次间隔排布的槽口11，相邻两个槽口11之间的间距大于30cm。

另外，本发明的自感知frp筋1可以采用以下方法实现frp筋1磨损情况监测，具体的，一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法，其包括有以下步骤，具体的：

a、制备压电陶瓷传感器2：选取φ12×1mm的pzt-5型的压电陶瓷片21作为本发明的压电陶瓷片21，铜壳22的尺寸略大于所选择的压电陶瓷片21尺寸，将铜壳22包裹于压电陶瓷片21外围，压电陶瓷片21的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片21的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳22并分别从铜壳22的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；

b、将压电陶瓷传感器2与bnc接头3连接：将压电陶瓷传感器2的正极导线的引出端与bnc接头3的正极接线端连接，且将压电陶瓷传感器2的负极导线的引出端与bnc接头3的负极接线端连接；

c、选取直径值为16mm、基体材料为乙烯基树脂、增强纤维为：玻璃纤维的frp筋1，并于所选择的frp筋1表面通过高精度激光切割机开设槽口11；槽口11底面尺寸为11.314×11.314mm，深度值为2.343mm；

d、封装材料配比试验以及比例选取：选择乙烯基树脂作为封装材料的树脂材料以及选择六氢苯二甲酸酐作为封装材料的固化剂，将乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐按照七个组别进行混合搅拌，第一组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为4:1，第二组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为3:1，第三组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为2:1，第四组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为1:1，第五组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为1:2，第六组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为1:3，第七组中乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐的比例为1:4，将各组别的由乙烯基树脂与六氢苯二甲酸酐混合搅拌后的封装材料放在温度为22℃的环境下进行固化，并测量各组别的封装材料的固化时间；待各组别的封装材料的固化时间确定后，选择固化时间为4h-8h的封装材料作为备用封装材料；

e、将压电陶瓷传感器2完全嵌入至frp筋1的槽口11内，而后将所选择的备用封装材料填充至frp筋1的槽口11内，待槽口11内的封装材料层4固化后形成封装材料层4，压电陶瓷传感器2被封装材料层4固定于frp筋1的槽口11内，封装材料层4的表面与frp筋1表面平齐，且压电陶瓷传感器2的正极导线、负极导线分别延伸至封装材料层4的外侧，自感知frp筋1制备完毕；

f、采用阻抗法监测自感知frp筋1的磨损情况：将压电陶瓷传感器2的bnc接头3连接到阻抗测试仪5上，分别获取不同时刻的电阻-频率谱图，观察电阻-频率谱图并根据谐振峰数目、大小及偏移情况分析不同时刻下frp筋1的磨损程度(附图3所示)；

或者，采用波动法监测自感知frp筋1的磨损情况：该自感知frp筋1开设有两个槽口11，各槽口11内分别嵌入有一个通过封装材料层4固定的压电陶瓷传感器2，将其中一个压电陶瓷传感器2的bnc接头3连接到niusb-6366数据采集卡6的发射端，将另外一个压电陶瓷传感器2的bnc接头3连接到niusb-6366数据采集卡6的接收端，niusb-6366数据采集卡6与电脑7连接；待bnc接头3、niusb-6366数据采集卡6、电脑7连接完毕后，选择相同的信号激励作用于与niusb-6366数据采集卡6发射端相连的压电陶瓷传感器2，此时与niusb-6366数据采集卡6发射端相连的压电陶瓷传感器2震动并产生应力波，应力波沿着frp筋1传播并被与niusb-6366数据采集卡6接收端相连的压电陶瓷传感器2接收，niusb-6366数据采集卡6将接收端将所接收的数据发送至电脑7，通过电脑7并根据不同时刻下接收到的信号差异判断frp筋1的磨损程度(如图4所示)。

需进一步指出的是，本发明的自感知frp筋1可以采用以下方法实现frp筋1与自密实混凝土的界面损伤情况监测，具体的，一种嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法，其包括有以下步骤，具体的：

a、制备压电陶瓷传感器2：选取φ8×0.8mm的pzt-5型的压电陶瓷片21作为本发明的压电陶瓷片21，铜壳22的尺寸略大于所选择的压电陶瓷片21尺寸，将铜壳22包裹于压电陶瓷片21外围，压电陶瓷片21的正极接线端连接有正极导线，压电陶瓷片21的负极接线端连接有负极导线，正极导线、负极导线分别穿过铜壳22并分别从铜壳22的上表面引出，且正极导线、负极导线分别通过绝缘外包层进行包裹；

b、将压电陶瓷传感器2与bnc接头3连接：将压电陶瓷传感器2的正极导线的引出端与bnc接头3的正极接线端连接，且将压电陶瓷传感器2的负极导线的引出端与bnc接头3的负极接线端连接；

c、选取直径值为12mm、基体材料为环氧树脂、增强纤维为玻璃纤维的frp筋1，并于所选择的frp筋1表面通过高精度激光切割机开设槽口11；槽口11底面尺寸为8.485×8.485mm，深度值为1.757mm；

d、封装材料配比试验以及比例选取：选择环氧树脂作为封装材料的树脂材料并选择651低分子聚酰胺为封装材料的固化剂，将环氧树脂与651低分子聚酰胺按照七个组别进行混合搅拌，第一组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为4:1，第二组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为3:1，第三组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为2:1，第四组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为1:1，第五组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为1:2，第六组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为1:3，第七组中环氧树脂与651低分子聚酰胺的比例为1:4，将各组别的由环氧树脂与651低分子聚酰胺混合搅拌后的封装材料放在温度为22℃的环境下进行固化，并测量各组别的封装材料的固化时间；待各组别的封装材料的固化时间确定后，选择固化时间为4h-8h的封装材料作为备用封装材料；

e、将压电陶瓷传感器2完全嵌入至frp筋1的槽口11内，而后将所选择的备用封装材料填充至frp筋1的槽口11内，待槽口11内的封装材料层4固化后形成封装材料层4，压电陶瓷传感器2被封装材料层4固定于frp筋1的槽口11内，封装材料层4的表面与frp筋1表面平齐，且压电陶瓷传感器2的正极导线、负极导线分别延伸至封装材料层4的外侧，自感知frp筋1制备完毕；

f、采用波动法监测frp筋1与自密实混凝土的界面损伤情况：利用自感知frp筋1与自密实混凝土制备粘结滑移试件，制备粘结滑移试件前在试件中心临近frp筋1的位置埋入智能骨料传感器8，嵌入至frp筋1槽口11内的压电陶瓷传感器2位于自密实混凝土试件的外侧，其中智能骨料传感器8的正极接线端通过导线与bnc接头3的正极接线端连接，智能骨料传感器8的负极接线端通过导线与bnc接头3的负极接线端连接；待粘结滑移试件制备完成后，将frp筋1上的压电陶瓷传感器2的bnc接头3连接到niusb-6366数据采集卡6的发射端，且将智能骨料传感器8的bnc接头3连接到niusb-6366数据采集卡6的接收端，niusb-6366数据采集卡6与电脑7连接；待待bnc接头3、niusb-6366数据采集卡6、电脑7连接完毕后，将粘结滑移试件安装至拉力试验机上并通过拉力试验机进行拉拔试验，在通过拉力试验机进行拉拔试验过程中，选择相同的信号激励作用于frp筋1上的压电陶瓷传感器2，此时压电陶瓷传感器2震动并产生应力波，应力波在frp筋1、frp筋1与自密实混凝土界面以及自密实混凝土中传播，智能骨料传感器8接收应力波，并根据不同时刻下接收到信号幅值、频移差异来判断frp筋1与自密实混凝土界面损伤程度如图5所示；其中，不同时刻下接受到的时域信号图如图6所示以及频域信号图如图7所示；

需解释的是，在采用波动法监测自感知frp筋1的磨损情况的过过程中，为量化frp筋1与自密实混凝土界面损伤程度，提出小波能量比率指数并用符号ki表示；

每次接受到的信号s通过n级小波分解成n+1个频段，每个频段的信号xj表示为：xj＝[xj,1,xj,2,……,xj,m]；其中，j代表频段j＝1,2,……,n+1，m代表采样数据量；

每个频段的能量表示为：其中，i代表时间指数；

根据每个频段的能量，则第i次接收到的信号总能量可以表示为：

为了准确反映拉拔试验中frp筋1与自密实混凝土界面的损伤程度，小波能量比指数被定义为：ki＝ei/e0；其中，ei代表不同时间指数下的小波总能量，e0代表荷载为0kn的健康状态下的小波总能量；

计算不同时间指数下的小波能量比率作为量化指数，在同一图中画出frp筋1与自密实混凝土的粘结-滑移曲线以及小波能量比率指数-滑移曲线(如图8所示)；当粘结应力达到峰值时，小波能量比率指数开始迅速退化，这说明frp筋1与自密实混凝土界面粘结的失效；由小波能量比率指数可以量化frp筋1与自密实混凝土界面损伤状况，锁定粘结退化的时刻，全面掌握结构内部界面情况，进而为结构的宏观力学分析提供依据。

综合上述情况可知，本发明所述的嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋具有结构设计新颖的优点，且能够有效地实现实时、在线监测。另外，本发明所述的嵌入压电陶瓷传感器的自感知frp筋的使用方法能够有效地解决frp筋1磨损以及frp筋1与混凝土界面监测问题，并能够准确评估增强混凝土结构的安全性能，以便于在结构事故的发生前采取相应的补救措施，进而防止发生灾难性的结构事故。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。