[发明专利]一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器及结构损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器，其特征在于，该结构损伤识别传感器包括电阻应变传感器s₁(1)、电阻应变传感器s₂(2)、电阻应变传感器s₃(3)、电阻应变传感器s₄(4)、柔性基底(5)、保护层(12)和导线；

所述电阻应变传感器s₁(1)、电阻应变传感器s₂(2)、电阻应变传感器s₃(3)和电阻应变传感器s₄(4)按顺时针依次粘贴在柔性基底(5)四条边的中点处，四个电阻应变传感器的一侧均含有两个引线端，电阻应变传感器含有引线端的一侧均朝向柔性基底(5)的中心；按照惠斯通全桥原理，通过导线将电阻应变传感器s₁(1)和电阻应变传感器s₄(4)各自一个引线端连接在端子A(7)上，并通过端子A(7)引出接线端子E+；通过导线将电阻应变传感器s₁(1)的另一引线端和电阻应变传感器s₃(3)的一个引线端连接在端子B(8)上，并通过端子B(8)引出接线端子V+；通过导线将电阻应变传感器s₂(2)的一个引线端和电阻应变传感器s₄(4)的另一引线端连接在端子C(9)上，并通过端子C(9)引出接线端子V-；通过导线将电阻应变传感器s₂(2)另一引线端和电阻应变传感器s₃(3)另一引线端连接在端子D(10)上，并通过端子D(10)引出接线端子E-；所述端子E+、端子V+、端子V-和端子E-组成引出端子(11)，用于连接应变桥盒；连接完成后在上方覆盖粘贴保护层(12)。

2.根据权利要求1所述的一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器，其特征在于，四个电阻应变传感器的型号、阻值和灵敏度均相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器，其特征在于，所述柔性基底(5)和保护层(12)均采用酚醛环氧树脂制作，粘结剂选用环氧树脂。

4.一种采用权利要求1、2或3所述的基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器并结合模态参数算法进行结构损伤识别的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：将所述基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器阵列均匀地粘贴在待测结构上，通过应变桥盒将结构损伤识别传感器接入动态信号采集设备；

步骤二：选择待测结构上某一区域作为激励区域，使用力锤在激励区域施加激励以模拟环境载荷对待测结构的激励；选择距离激励区域较近且响应信号幅值较大的响应点作为参考点，测量待测结构各测点的响应信号，并将该响应信号作为待测结构健康状态下的响应信号；

步骤三：采集结构损伤识别传感器中四个电阻应变传感器的响应信号；通过运行模态参数识别方法计算待测结构的应变模态参数；

步骤四：选定待测结构某一位置模拟损伤位置；在激励区域施加随机激励，并选择与步骤二相同的参考点，得到待测结构各测点的响应信号；重复步骤三得到待测结构在模拟损伤状态下的应变模态参数；

步骤五：通过步骤一至步骤四分别获得待测结构健康与损伤状态的应变模态参数，采用模态振型差、模态柔度差来识别结构的损伤，其中损伤指标的最大值区域为待测结构的损伤位置。