[发明专利]一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法

权利要求书

1.一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，其特征在于：包括以下阶段：

第一阶段，预测试：包括布置压电传感器阵列，建立压电导纳测试系统，将压电导纳信号作为探测指标，构建各级水量下压电导纳信号与水量的关系式；

第二阶段，正式测试：应用预测试阶段构建的关系式，依据压电导纳信号对预制管廊结构接缝渗水进行实时监测；

第一阶段包括以下步骤：

步骤1.1：采用压电传感器阵列的方式实现对渗水位置的大致定位；

步骤1.2：采用压电导纳测试系统进行压电导纳信号测量；

步骤1.3：将压电导纳信号RMSD值作为探测渗水量的指标，且设置预警阈值；

步骤1.4：对预制管廊接缝处进行分级渗水预测试，构建各级水量下压电导纳信号的RMSD指标与水量的关系式；

步骤1.1的具体过程如下：

在预制管廊接缝处两边布置两排PZT阵列压电传感器，PZT阵列压电传感器的粘贴位置满足：

(1)压电传感器粘贴在预制管廊所有接缝的两边；其距离接缝处距离取5cm～15cm，且两边压电片距离接缝距离一致；

(2)压电传感器的数量依据实际情况而定，相邻压电传感器的距离取50cm～80cm；

第二阶段渗水检测系统正式工作时，实时采集第i组压电传感器导纳数据，提取第i组压电传感器导纳曲线共振频率，并计算RMSD指标；如果共振频率改变，则判断为结构刚度减小；如果共振频率没有改变，则判断为接缝渗水，并进行渗水量的估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，其特征在于：步骤1.2的具体过程如下：

压电导纳测试系统包括任意波形发生器、压电陶瓷片、参考电阻和数字示波器，其中，任意波形发生器的输出端与压电陶瓷片的输入端相连，并用于激发信号波；

所述压电陶瓷片设置在作为待测对象的结构表面或其内部，并且其输出端继续与所述参考电阻的输入端相连，所述参考电阻的输出端则与任意波形发生器的输入端相连以构成完整的电流回路；

所述数字示波器分别与任意波形发生器的两端以及参考电阻的两端相连，并直接测量输出任意波形发生器的激励电压，以及调节电阻两端的接收电压。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，其特征在于：步骤1.3中，在确定阈值时，进行多次测量，并取合适的RSMD值作为阈值，用于减小噪声的干扰防止误报。

4.根据权利要求3所述的一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，其特征在于：计算每次测量的导纳信号和与均值之间的RMSD值，记作RMSD_i，计算N次测量下的RMSD值并计算其均值 与方差σ (RMSD_i) ； 取95％的置信度，最终确定RMSD预警阈值Threshold；计算公式如下：

其中，n代表压电导纳信号的采样点数目，N代表采集次数，Y_i表示每次测量的导纳信号，表示导纳信号的均值。

5.根据权利要求1所述的一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，其特征在于：步骤1.4中，分级加水并采集导纳信号,计算各级水量下RMSD指标，构建RMSD指标与水量的关系式，获取斜率K；确定RMSD指标和水量关系式时，进行多次测试来确定关系曲线。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，其特征在于：第二阶段的具体过程如下：

对每组PZT传感器进行检测，若第i组压电传感器对应的RMSD指标大于该传感器的阈值，则预警，并进行渗水量的估计。