【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构裂缝监测领域，特别涉及一种用于结构损伤监测的压电超声-机敏网格系统及方法。
技术介绍
目前，大部分大型混凝土结构其病害发展、性能退化及结构失效均源于裂缝等损伤的发生和发展，因此，结构损伤问题是混凝土结构健康和安全研究最重要的内容。及时发现、掌握混凝土损伤情况，就能及时把握结构状态，采取有效措施(如灌浆、加固等)，降低养护要求，延长结构使用寿命，避免因损坏、垮塌给生命和财产带来损失。但是，常见的点式和分布式等传感方法难以实现裂缝损伤传感，如目前常见的结构健康和安全传感方法主要有以应变、挠度传感为主的点式传感方法及以光纤和同轴电缆传感器为主的分布式传感方法；前者主要通过传感结构的宏观响应(频率，挠度等)分析结构状态。由于混凝土材料的特殊刚性材质及桥梁的大尺度性质，即使局部裂缝已经引起严重钢筋锈蚀、结构内部应力重组、甚至结构失效，大型混凝土结构宏观表现可能仍然不明显，因此在裂缝状态传感上收效甚微。而后者或者由于脆弱材质(分布式光纤)，或者需要埋入结构内部(同轴电缆)等原因，也难以实际应用于结构裂缝传感。另外，由2004年张奔牛等人提出的模拟皮肤神经系...
【技术保护点】
基于压电超声?机敏网格的结构损伤监测系统，其特征在于：包括上位机、控制电路、紧密粘贴于待监测结构上的压电超声阵列和机敏网格；所述压电超声阵列包括压电超声发射单元和压电超声接收单元；?所述压电超声接收单元中的各压电超声接收元件与机敏线相连，所述机敏线由绝缘金属线组成，每一根线都设置相应编号，通过检测机敏线上是否有超声接收元件产生的电信号，判断机敏线是否断裂，从而获取裂缝的出现、位置、长度、形状以及扩展信息；所述机敏网格由以网状方式分布的机敏线构成；所述机敏线与控制电路相连；所述压电超声发射单元由压电超发射元件组成，所述各压电超发射元件直接与控制电路中相连，当机敏网格确定了裂缝...
【技术特征摘要】
1.基于压电超声-机敏网格的结构损伤监测系统，其特征在于包括上位机、控制电路、紧密粘贴于待监测结构上的压电超声阵列和机敏网格；所述压电超声阵列包括压电超声发射单元和压电超声接收单元； 所述压电超声接收单元中的各压电超声接收元件与机敏线相连，所述机敏线由绝缘金属线组成，每一根线都设置相应编号，通过检测机敏线上是否有超声接收元件产生的电信号，判断机敏线是否断裂，从而获取裂缝的出现、位置、长度、形状以及扩展信息；所述机敏网格由以网状方式分布的机敏线构成；所述机敏线与控制电路相连； 所述压电超声发射单元由压电超发射元件组成，所述各压电超发射元件直接与控制电路中相连，当机敏网格确定了裂缝位置后，控制电路选择距离裂缝位置最佳的一对压电超声发射元件和接收元件测量裂缝深度。2.根据权利要求1所述的基于压电超声-机敏网格的结构损伤监测系统，其特征在于所述压电超声接收单元中设置有编号的压电超声接收元件分布于机敏网格的网节点上，所述压电超声发射单元中设置有编号的压电超声发射元件分布于机敏网格四周，所述压电超声发射元件的编号与接收元件编号相对应。3.根据权利要求1所述的基于压电超声-机敏网格的结构损伤监测系统，其特征在于所述机敏线包括数个直径不同的绝缘金属线，作用于裂缝宽度的检测。4.根据权利要求1所述的基于压电超声-机敏网格的结构损伤监测系统，其特征在于还包括与压电超声接收元件相连的专用信号线，所述专用信号线与控制电路相连，用于直接向控制电路传输由待监测结构应力变化而导致压电超声接收元件产生的电信号，获取待检测结构表面应力变化的信息。5.根据权利要求1所述的基于压电超声-机敏网格的结构损伤监测系统，其特征在于所述控制电路包括信号放大电路、微控制器、A/D采样电路、多路选择器、存储器和超声波发射电路； 所述信号放大电路，用于对压电超声接收元件产生的微弱电信号进行放大，以便信号的后续的处理；所述的微控制器，用于对整个控制电路的逻辑控制；所述A/D采样电路，用于将压电超声接收元件产生的模拟电信号转换为数字信号，以便用于数字电路处理；所述多路选择器，用于微控制器单独选通每一个压...
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