[发明专利]基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法及系统，其中，该方法包括：控制信号发生器生成正弦脉冲电压信号，并通过电压放大器对正弦脉冲电压信号进行放大；将放大后的正弦脉冲电压信号接入压电陶瓷片驱动端，压电陶瓷片在逆压电效应下产生超声振动，并以应力波的形式在碳纤维增强复合材料‑混凝土组合构件中传播，接收端的压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生不同峰值的时域电压信号；通过多通道数据采集设备对不同通道的时域电压信号进行采集，根据多道面波分析方法对采集的时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测。该方法检测成本低，对界面剥离缺陷的识别精度高，便于在工程实际中推广应用。

技术领域

本发明涉及缺陷检测技术领域，特别涉及一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法及系统。

背景技术

相关的可实现碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件(CFRP-混凝土组合构件)中界面剥离缺陷的成熟的技术主要包括波动法、阻抗法、电磁波法、敲击法等。波动法主要分为体波法和表面波法，其中体波法的检测范围小，一般需要预埋传感器以弥补应力波在混凝土中迅速衰减的弊端。表面波法虽然解决了体波法中传感器预埋的难题，但是其检测精度较低，检测范围相对较小。电磁波法检测精度较高，但检测费用昂贵。敲击法的检测成本较低，但是检测结果对检测人员的经验依赖性较强，一般仅作为辅助检测手段。CFRP-混凝土组合构件中界面的粘结状况是保证CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic，碳纤维增强复合材料)和混凝土协同受力的关键，对保证结构安全具有重要意义，因此需要开发一套检测效率高、成本低廉且便于在实际工程中推广应用的无损监测系统。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法，该方法检测成本低，对界面剥离缺陷的识别精度高，便于在工程实际中推广应用。

本发明的另一个目的在于提出一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法，包括：控制信号发生器生成正弦脉冲电压信号，并通过电压放大器对所述正弦脉冲电压信号进行放大；

将放大后的所述正弦脉冲电压信号接入粘贴于碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件表面的压电陶瓷片驱动端，压电陶瓷片在逆压电效应下产生超声振动，并以压电应力波的形式在所述碳纤维增强复合材料-混凝土组合构件中传播，接收端的压电陶瓷片功能元阵列在压电陶瓷正压电效应的作用下产生不同峰值的时域电压信号；

通过多通道数据采集设备对不同通道的所述时域电压信号进行采集，根据多道面波分析方法对采集的所述时域电压信号进行数据分析以完成损伤检测。

本发明实施例的基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法，通过在CFRP外侧粘贴压电陶瓷片PZT（piezoelectric ceramic，压电陶瓷片），通过32组PZT智能材料的阵列形成多道面波分析的数据采集模式。通过对PZT功能元阵列输出时程信号的特征参数分析可判断CFRP-混凝土界面剥离缺陷的位置，结合对时程信号的正演分析判别应力波属性，从而实现对界面剥离缺陷的双重识别，检测成本低，对界面剥离缺陷的识别精度高。

另外，根据本发明上述实施例的基于压电陶瓷的多道面波分析的无损检测方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：

将放大后的所述正弦脉冲电压信号通过同轴屏蔽导线输出至示波器，检测放大后的所述正弦脉冲电压信号的波形；

将所述压电陶瓷片功能元阵列中第一个功能单元的波形通过同轴屏蔽导线输出至示波器以检测线路连接是否异常。