[发明专利]基于压电陶瓷和小波包分析的钢管混凝土构件钢管壁剥离监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢管混凝土构件钢管壁剥离状况的监测方法，进一步是指基于压电陶瓷技术与小波包分析的监测混凝土与钢管壁粘结情况的监测方法。

背景技术

钢管混凝土作为结构的主要承重体系，其中混凝土与钢管壁的剥离可削弱构件的受力性能。

目前，进行钢管混凝土剥离检测的方法有光纤法和超声波法。然而光纤抗剪能力差，传感测试系统价格昂贵，而超声波检测需要耦合介质使声能透入被测物，对操作人员的技术水平有较高要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种基于压电陶瓷和小波包分析的钢管混凝土构件钢管壁剥离监测方法，该监测方法可对钢管混凝土的剥离实施高灵敏度、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，基于压电陶瓷和小波包分析的钢管混凝土构件钢管壁剥离监测方法，其特点是，包括基于智能骨料和压电陶瓷测量的监测系统的建立和钢管混凝土构件钢管壁剥离的监测和评价方法；

所述基于智能骨料和压电陶瓷测量的监测系统的建立步骤为：

在钢管混凝土构件可能出现界面剥离损伤和不可能出现剥离损伤的对应钢管外壁上均粘贴多个作为压电陶瓷传感器的压电陶瓷片，在钢管混凝土内部不同高度处埋入作为驱动器的压电陶瓷埋入型智能骨料，然后由任意信号函数发生器产生的信号激励智能骨料，所述传感器与高频信号采集系统相连，由高频信号采集系统将数据传至计算机分析系统；

所述钢管混凝土壁剥离监测方法为：

首先通过对所有传感器的电压信号分别单独进行三层小波包分析，于是每一个传感器的时域测量信号V_k可以表示为：

Vk=vk,1+vk,2+L+vk,i+L+vk,2N-1+vk,2N,(i=1,Λ,2N),(k=1,Λ,K)---(1)]]>

式(1)中v_k，i是小波包分解后的时域信号，k是压电陶瓷传感器的编号，K是钢管混凝土柱某一监测面上的压电陶瓷传感器的总数量，i是频段编号，其中v_k，i又可表示为

v_k，i＝[v_k，i，1 v_k，i，2 L v_k，i，j L v_k，i，M-1 v_k，i，M]，(j＝1，Λ，M) (2)

式(2)中M是时域信号的采集数据点的个数，其中第k个压电陶瓷传感器的能量指标可表示为：