基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统技术方案

本实用新型专利技术提出了基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，通过在上钢板或下钢板上N

【技术实现步骤摘要】
基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统


[0001]本技术涉及钢结构健康监测领域领域，尤其涉及基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统。

技术介绍

[0002]螺栓连接因其施工简单、受力合理、方便拆换、耐疲劳、安全可靠等优点，目前已经成为大小型钢结构施工安装主要的一种连接形式。螺栓连接节点是否安全可靠关系到整个钢结构的安全，然而结构在循环荷载、振动荷载等不利因素作用下，螺栓连接非常容易发生松动，这不仅在一定程度上影响整个结构的正常服役，甚至引发结构破坏等灾难性事故，造成重大的经济损失和人员伤亡，因此对螺栓连接状态进行实时定量监测具有重要的工程意义。
[0003]传统的压电主动传感无法实现钢结构螺栓群松动定位，因此，为解决上述问题，本实施例提供基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，可以实时监测螺栓群的松动情况，一旦螺栓群中某个或多个螺栓发生松动时，可以立即定位松动的螺栓。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提出了基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，可以实时监测螺栓群的松动情况，一旦螺栓群中某个或多个螺栓发生松动时，可以立即定位松动的螺栓。
[0005]本技术的技术方案是这样实现的：本技术提供了基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，其包括上钢板、下钢板、螺栓群、信号采集卡和PC机，螺栓群呈N
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M线性阵列分布；还包括压电驱动器、信号发生器以及至少Q个压电传感器；其中，Q＝N+M，N为正整数，M为正整数；
[0006]上钢板和下钢板上均设置有N<br/>×
M线性螺栓孔阵列，上钢板的螺栓孔通过螺栓群与下钢板的螺栓孔一一对应螺纹连接，压电驱动器设置在上钢板或下钢板上，上钢板或下钢板上N
×
M线性螺栓孔阵列的每一行首端或末端均设置有一个压电传感器，上钢板或下钢板上N
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M线性螺栓孔阵列的每一列首端或末端均设置有一个压电传感器；
[0007]PC机产生的控制信号通过信号采集卡传递给信号发生器，信号发生器在控制信号的控制下产生扫频信号，并将扫频信号输出至压电驱动器，压电驱动器在扫频信号的激励下产生位移以及向下的力，所述扫频信号通过压电驱动器、上钢板传输到压电传感器，压电传感器接收扫频信号相对应的应力波信号，并将应力波信号转换为电信号，信号采集卡的若干个采集通道分别采集若干个压电传感器输出的电信号，将电信号转换为数字信号，并将数字信号传输至PC机。
[0008]在以上技术方案的基础上，优选的，信号发生器包括功率放大器和激励源；
[0009]激励源接收信号采集卡传递的控制信号并产生正弦扫频激励电信号，并将该正弦扫频激励电信号输出至功率放大器的输入端，功率放大器对该正弦扫频激励电信号放大，
功率放大器的输出端与压电驱动器电性连接。
[0010]在以上技术方案的基础上，优选的，压电驱动器和压电传感器所采用压电陶瓷均为压缩型压电陶瓷片。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，下钢板安装压电传感器的部位以及上钢板安装压电驱动器的部位均设置有环氧树脂。
[0012]在以上技术方案的基础上，优选的，压电传感器通过BNC电缆与信号采集卡电性连接，信号采集卡通过USB线缆与PC机电性连接。
[0013]在以上技术方案的基础上，优选的，压电驱动器通过BNC电缆与功率放大器电性连接，功率放大器通过BNC线缆与激励源电性连接。
[0014]本技术的基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统相对于现有技术具有以下有益效果：
[0015](1)通过在上钢板或下钢板上N
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M线性螺栓孔阵列的每一行首端或末端均设置有一个压电传感器，上钢板或下钢板上N
×
M线性螺栓孔阵列的每一列首端或末端均设置有一个压电传感器，每一行或每一列螺栓孔对应的压电传感器检测的应力波信号对应该行或该列螺栓的松紧情况，当某行某列的螺栓发生松动时，该行该列对应的压电传感器检测到的压电信号就会发生变化，确定压电信号变化的行数和列数即可确定松动螺栓的位置，解决现有技术中无法实现钢结构螺栓群松动定位的技术问题，一旦螺栓群中某个或多个螺栓发生松动时，可以立即定位松动螺栓位置；
[0016](2)在信号发生器中设置功率放大器放大激励源产生的激励信号，以提高信号信噪比；
[0017](3)通过在下钢板安装压电传感器的部位以及上钢板安装压电驱动器的部位均设置有环氧树脂，可以进行防水绝缘处理，防止压电片与钢板发生导电等情况。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本技术基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统的结构图；
[0020]图2为本技术基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统中上钢板的俯视图；
[0021]图中，1
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上钢板，2
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下钢板，3
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压电驱动器，4
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压电传感器，5
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环氧树脂，6
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信号发生器，7
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螺栓群，8
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信号采集卡，9
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PC机。。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施方式，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
[0023]如图1所示，本技术的基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，其包括上钢板1、下钢板2、螺栓群7、信号发生器6、压电驱动器3、Q个压电传感器4、信号采集卡8和PC机9；其中，Q＝N+M，N为正整数，M为正整数。
[0024]上钢板1和下钢板2均设置有N
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M线性螺栓孔阵列，如图2所示，上钢板1的螺栓孔通过螺栓群7与下钢板2的螺栓孔螺纹连接。在实际应用中，上钢板1和下钢板2可以是其他连接螺栓7的装置。如图2所示，上钢板1安装压电驱动器3以及压电传感器4的部位均设置有环氧树脂5，待环氧树脂5干后，将压电驱动器3、压电传感器4分别安装在上钢板1上环氧树脂5的中间，进行防水绝缘处理，防止压电片与钢板发生导电等情况。
[0025]信号发生器6，在PC机9的控制下产生扫频信号，并将扫频信号输出至压电驱动器3。本实施例中，信号发生器6与压电驱动器3电性连接。优选的，信号发生器6包括功率放大器和激励源，具体的，激励源接收信号采集卡8传递的控制信号并产生正弦扫频激励电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，其包括上钢板(1)、下钢板(2)、螺栓群(7)、信号采集卡(8)和PC机(9)，所述螺栓群(7)呈N
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M线性阵列分布；其特征在于：还包括压电驱动器(3)、信号发生器(6)以及至少Q个压电传感器(4)；其中，Q＝N+M，N为正整数，M为正整数；所述上钢板(1)和下钢板(2)上均设置有N
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M线性螺栓孔阵列，上钢板(1)的螺栓孔通过螺栓群(7)与下钢板(2)的螺栓孔一一对应螺纹连接，压电驱动器(3)设置在上钢板(1)或下钢板(2)上，上钢板(1)或下钢板(2)上N
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M线性螺栓孔阵列的每一行首端或末端均设置有一个压电传感器(4)，上钢板(1)或下钢板(2)上N
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M线性螺栓孔阵列的每一列首端或末端均设置有一个压电传感器(4)；所述PC机(9)产生的控制信号通过信号采集卡(8)传递给信号发生器(6)，信号发生器(6)在控制信号的控制下产生扫频信号，并将扫频信号输出至压电驱动器(3)，压电驱动器(3)在扫频信号的激励下产生位移以及向下的力，所述扫频信号通过压电驱动器(3)、上钢板(1)传输到压电传感器(4)，所述压电传感器(4)接收扫频信号相对应的应力波信号，并将应力波信号转换为电信号，信号采集卡(...

【专利技术属性】
技术研发人员：江健，陈乙轩，谭杰，
申请(专利权)人：武汉地震工程研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：