功率信號源在基于壓電傳感技術的木連接損傷研究中的應用

　　實驗名稱：基于壓電傳感技術的木連接損傷識別研究

　　研究方向：無損檢測、損傷定位

　　實驗目的：基于壓電主動傳感法進行榫卯連接木結構連接處損傷識別實驗研究，探究壓電主動傳感法識別榫卯結構連接處損傷的可行性。

　　測試設備：ATG-2021H功率信號源，筆記本電腦，試件

　　實驗過程：

　　作為驅動器的PZT1產生應力波在結構中傳播并被作為傳感器的PZT2接收，當結構中發生損傷時，應力波傳播的能量會減小，PZT2接收到的應力波信號與健康狀態下的應力波信號相比會減弱，損傷程度的增加會相應地導致接收應力波能量的減弱，以此來實現對結構損傷的識別。

　　圖一：基于傳感器的主動監測方法

　　實驗裝置由壓電信號監測與分析系統、筆記本電腦和試件組成，壓電片采用直徑15mm、厚度0.3mm的圓形片材，用不銹鋼殼包裹對其進行封裝保護使得壓電片可以回收重復使用。數據采集系統的采樣頻率為1MHz，在作為激勵器的壓電陶瓷傳感器端輸入幅值為10V的正弦掃頻信號，頻率為100kHz-300kHz，通過激勵器產生應力波并在榫卯連接木試件中傳播，當應力波傳播至榫卯連接另一端時，會被作為接收端壓電傳感器所感知，根據正壓電效應，采集的應力波信號將被轉化為電壓信號，采集接收端壓電傳感器響應電壓信號通過對比信號的前后差異，即可得到榫卯連接木結構連接處的損傷變化信息。

　　圖二：損傷工況設置

　　實驗結果：

　　圖三：工況A信號圖

　　圖四：工況B信號圖

　　圖五：工況C信號圖

　　對于工況A、B、C，接收端壓電傳感器采集的應力波信號分別如圖三、四、五所示，因連接方式及所設置損傷類型的不同，三組工況下信號均不相同，且在同種損傷類型中因連接面界面變化較大，信號仍呈現出不同特征。工況A、B和工況C三組工況下信號強度隨損傷程度的增加呈減小趨勢，三組損傷工況中，工況B信號強度減小最為明顯。信號圖能夠定性的反映出損傷程度逐漸增加。

　　安泰ATG-2021H功率信號源：

　　圖：ATG-2021H功率信號源的指標參數

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發布，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。