本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，主要由上木材保護(hù)殼(1)，上金屬屏蔽殼槽口(2)，上金屬屏蔽殼(3)，上壓電陶瓷傳感器槽口(4)，上壓電陶瓷傳感器(5)，金屬電極(6)，下壓電陶瓷傳感器(7)，下壓電陶瓷傳感器槽口(8)，下金屬屏蔽殼(9)，下金屬屏蔽殼槽口(10)，下木材保護(hù)殼(11)，導(dǎo)線(12)等細(xì)部構(gòu)造組成。由于傳統(tǒng)壓電智能傳感器多為混凝土包裹，本發(fā)明專利技術(shù)克服了傳統(tǒng)壓電智能傳感器粘貼和嵌入木結(jié)構(gòu)中造成的界面不連續(xù)問題，使得傳感器與結(jié)構(gòu)聲阻抗相互匹配，跟有利于傳感器發(fā)射和接收信號(hào)。本發(fā)明專利技術(shù)主要應(yīng)用于土木工程木結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)領(lǐng)域，包括木結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)，木結(jié)構(gòu)脫空檢測(cè)，木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)損傷檢測(cè)以及木結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)等。需要注意的是，本發(fā)明專利技術(shù)可以嵌入木結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)中，例如可以作為榫卯結(jié)構(gòu)的楔子的一種，嵌入榫卯連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)的健康監(jiān)測(cè)。康監(jiān)測(cè)。康監(jiān)測(cè)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器
[0001]本專利技術(shù)涉及一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器。主要應(yīng)用于土木工程木結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)領(lǐng)域，包括木結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)，木結(jié)構(gòu)脫空檢測(cè)，木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)損傷檢測(cè)以及木結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)等。需要注意的是，本專利技術(shù)可以嵌入木結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)中，例如可以作為榫卯結(jié)構(gòu)的楔子的一種，嵌入榫卯連接節(jié)點(diǎn)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)的健康監(jiān)測(cè)。
技術(shù)介紹
[0002]現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。木結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過程中由于溫度濕度等因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)材料老化。對(duì)于木結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)，尤其是榫卯機(jī)構(gòu)連接而言，在長(zhǎng)期荷載作用下，容易出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)松脫，連接失效等問題。因此，及時(shí)進(jìn)行木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)是十分必要的。
[0003]現(xiàn)有的基于超聲方法的監(jiān)測(cè)手段大多是直接將壓電陶瓷傳感器與木結(jié)構(gòu)相互粘接，這種方式對(duì)于短時(shí)間監(jiān)測(cè)是有效的，但是長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)情況下，由于壓電陶瓷傳感器直接裸露在空氣中，很容易產(chǎn)生老化問題，從而影響傳感器性能，無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期的木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。此外，目前已有的一些帶保護(hù)殼的壓電陶瓷傳感器大都用于混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)于木結(jié)構(gòu)而言，二者耦合性不好，也就是說，壓電陶瓷傳感器產(chǎn)生的超聲波在混凝土外包層和木結(jié)構(gòu)之間損傷較為嚴(yán)重，因此，不適合將其直接應(yīng)用到木結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)中，亟需開發(fā)一種能夠和木結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較好耦合的傳感器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]為解決以上問題，本專利技術(shù)提供了種與木結(jié)構(gòu)材料相容性好，能夠粘貼于木結(jié)構(gòu)表面，或嵌入木結(jié)構(gòu)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)的木結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)的一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器。
[0005]1、本專利技術(shù)的技術(shù)方案：一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，由上木材保護(hù)殼(1)，上金屬屏蔽殼槽口(2)，上金屬屏蔽殼(3)，上壓電陶瓷傳感器槽口(4)，上壓電陶瓷傳感器(5)，金屬電極(6)，下壓電陶瓷傳感器(7)，下壓電陶瓷傳感器槽口(8)，下金屬屏蔽殼(9)，下金屬屏蔽殼槽口(10)，下木材保護(hù)殼(11)，導(dǎo)線(12)等細(xì)部構(gòu)造組成。其特征在于利用雙片壓電陶瓷并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)更高信噪比的激勵(lì)波形。
[0006]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上壓電陶瓷傳感器(5)，和下壓電陶瓷傳感器(7)外部有上金屬屏蔽殼(3)和下金屬屏蔽殼(9)進(jìn)行包裹，保證壓電智能傳感器當(dāng)作接收器使用時(shí)能夠有效屏蔽噪聲干擾。
[0007]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上金屬屏蔽殼(3)和下金屬屏蔽殼(9)在嵌入上金屬屏蔽殼槽口(2)和下金屬屏蔽殼槽口(10)時(shí)可以用環(huán)氧樹脂膠相互粘接，使得整體性更好。
[0008]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上木材保護(hù)殼(1)，上金屬屏蔽殼(3)，下金屬屏蔽殼(9)和下木材保護(hù)殼(11)應(yīng)預(yù)留導(dǎo)線通道，可以在側(cè)面引
線也可以在上木材保護(hù)殼(1)頂部或下木材保護(hù)殼(11)底部引線；
[0009]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上木材保護(hù)殼(1)和下木材保護(hù)殼(11)可根據(jù)檢測(cè)木結(jié)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行變化。可以是方形的，菱形的或者其他多邊形形狀。對(duì)于表面粘貼方式，上木材保護(hù)殼(1)和下木材保護(hù)殼(11)厚度可以小一些。對(duì)于對(duì)于嵌入木結(jié)構(gòu)內(nèi)部，或者是榫卯節(jié)點(diǎn)內(nèi)部形式，上木材保護(hù)殼(1)和下木材保護(hù)殼(11)厚度可以大一些。
[0010]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上金屬屏蔽殼槽口(2)內(nèi)徑應(yīng)與上金屬屏蔽殼(3)外徑相同，上壓電陶瓷傳感器槽口(4)內(nèi)徑應(yīng)與上壓電陶瓷傳感器(5)外徑相同。同樣，下壓電陶瓷傳感器(7)外徑應(yīng)與下壓電陶瓷傳感器槽口(8)相同，下金屬屏蔽殼(9)外徑應(yīng)與下金屬屏蔽殼槽口(10)相同。
[0011]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上木材保護(hù)殼(1)和下木材保護(hù)殼(11)可以利用環(huán)氧樹脂進(jìn)行粘接形成整體。
[0012]所述的一種木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：這種壓電智能傳感器既能夠當(dāng)作激勵(lì)器使用激勵(lì)超聲波信號(hào)，同時(shí)也可以當(dāng)作接收器使用接收超聲信號(hào)。
[0013]本專利技術(shù)克服了傳統(tǒng)壓電智能傳感器與木結(jié)構(gòu)耦合過程中固有不足，具有如下有益的效果：
[0014](1)通過金屬屏蔽殼將壓電陶瓷傳感器進(jìn)行屏蔽，有利于壓電陶瓷在激勵(lì)和感應(yīng)信號(hào)的過程屏蔽電磁干擾，具有很高的信噪比；
[0015](2)最外層為木材保護(hù)殼包裹，可以粘貼或嵌入木結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部，使得傳感器和木結(jié)構(gòu)能夠更好的形成整體，連界面兩側(cè)的材料統(tǒng)一，聲阻抗匹配，有利于超聲波的傳播；
[0016](3)本專利技術(shù)可以作為榫卯連接的楔子，嵌入木結(jié)構(gòu)榫卯接頭處，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的有效檢測(cè)；
附圖說明：
[0017](1)圖1是本壓電智能傳感器主要部分的構(gòu)成圖；
[0018](2)圖2是本壓電智能傳感器主要部分的豎向剖面圖；
[0019](3)圖3是本壓電智能傳感器主要部分的a-a剖面圖；
[0020]在附圖1～附圖3中，1為上木材保護(hù)殼，2為上金屬屏蔽殼槽口，3為上金屬屏蔽殼，4為上壓電陶瓷傳感器槽口，5為上壓電陶瓷傳感器，6為金屬電極，7為下壓電陶瓷傳感器，8為下壓電陶瓷傳感器槽口，9為下金屬屏蔽殼，10為下金屬屏蔽殼槽口，11為下木材保護(hù)殼，12為導(dǎo)線。
具體實(shí)施方式：
[0021]為了對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式。
[0022]如圖1-圖3所示，本專利技術(shù)一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，主要由上木材保護(hù)殼(1)，上金屬屏蔽殼槽口(2)，上金屬屏蔽殼(3)，上壓電陶瓷傳感器槽口(4)，上壓電陶瓷傳感器(5)，金屬電極(6)，下壓電陶瓷傳感器(7)，下壓電陶瓷傳感器槽口(8)，下金屬屏蔽殼(9)，下金屬屏蔽殼槽口(10)，下木材保護(hù)殼(11)，導(dǎo)線(12)等細(xì)部構(gòu)造組成
[0023]在設(shè)計(jì)專利技術(shù)提出一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，制備時(shí)先將導(dǎo)線(12)正極與金屬電極(6)焊接。然后再將上壓電陶瓷傳感器(5)和下壓電陶瓷傳感器(7)與金屬電極(6)同心放置。通過上金屬屏蔽殼(3)和下金屬屏蔽殼(9)將內(nèi)部上壓電陶瓷傳感器(5)，下壓電陶瓷傳感器(7)和金屬電極(6)包裹壓實(shí)，二者之間利用環(huán)氧樹脂粘接。待固化后，將導(dǎo)線(12)負(fù)極與上金屬屏蔽殼(3)和下金屬屏蔽殼(9)焊接。最后將上木材保護(hù)殼(1)和下木材保護(hù)殼(11)內(nèi)部涂敷環(huán)氧樹脂，通過壓實(shí)進(jìn)行保護(hù)。
[0024]本專利技術(shù)一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，可以在木結(jié)構(gòu)表面粘貼多個(gè)傳感器，一個(gè)傳感器發(fā)射信號(hào)，其他傳感器接收信號(hào)。或者單個(gè)傳感器先發(fā)射信號(hào)再接收信號(hào)的方式對(duì)木結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢測(cè)。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.本發(fā)明專利涉及一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：主要由上木材保護(hù)殼(1)，上金屬屏蔽殼槽口(2)，上金屬屏蔽殼(3)，上壓電陶瓷傳感器槽口(4)，上壓電陶瓷傳感器(5)，金屬電極(6)，下壓電陶瓷傳感器(7)，下壓電陶瓷傳感器槽口(8)，下金屬屏蔽殼(9)，下金屬屏蔽殼槽口(10)，下木材保護(hù)殼(11)，導(dǎo)線(12)等細(xì)部構(gòu)造組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上壓電陶瓷傳感器(5)的正極和金屬電極(6)相互接觸，同時(shí)下壓電陶瓷傳感器(7)正極和金屬電極(6)相互接觸，因此，上壓電陶瓷傳感器(5)和下壓電陶瓷傳感器(7)正極相對(duì)，都是面向金屬電極(6)一側(cè)。這樣放置的目的是并聯(lián)兩片壓電陶瓷傳感器，實(shí)現(xiàn)同時(shí)激勵(lì)，使得激勵(lì)形成的應(yīng)力波能量更高。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：上壓電陶瓷傳感器(5)和下壓電陶瓷傳感器(7)可以根據(jù)檢測(cè)功能差異選用不同的傳感器類型，檢測(cè)木結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷可以選用D33型壓電陶瓷傳感器，檢測(cè)木結(jié)構(gòu)表面缺陷可以選用D15型傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于木結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的壓電智能傳感器，其特征在于：導(dǎo)線(12)正極與金屬電極(6)相連接，負(fù)極與上壓電陶...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳冬冬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京林業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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