压电阻抗法中PZT片的形状选择研究 被引量：2

1

作者 张耀文 何颖 +1 位作者 赵晶 霍林生 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第4期45-48,52,共5页

压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)片是压电阻抗法中普遍使用的传感器,首先,对厚度相同且面积相近的圆形、正方形、矩形、五边形、梯形PZT片对同一钢板上相同损伤及其严重程度的敏感性进行了对比。然后,利用有限元软件COMSOL对各形状PZT片主表面平... 压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)片是压电阻抗法中普遍使用的传感器,首先,对厚度相同且面积相近的圆形、正方形、矩形、五边形、梯形PZT片对同一钢板上相同损伤及其严重程度的敏感性进行了对比。然后,利用有限元软件COMSOL对各形状PZT片主表面平面内位移进行了分析研究。结果表明:在压电阻抗法应用中,面积相同的PZT片,圆形、正方形和矩形对损伤及其严重程度的敏感性较优。矩形PZT片对损伤的敏感性具有方向性,对宽度侧的损伤更敏感。就形状这一单一因素而言,压电阻抗法中PZT片的性能差异,取决于其主表面平面内位移一致性。一致性越好,对损伤及其严重程度的识别能力越强。 展开更多

关键词 压电阻抗法 锆钛酸铅片 形状

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压电阻抗法表征固体推进剂老化的研究 被引量：3

2

作者 段磊光 王广 +1 位作者 强洪夫 王学仁 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2598-2605,共8页

为了更好地得到压电阻抗法(EMI, Electro-mechanical impedance)监测固体推进剂老化规律并从物理特性上对其科学性、可靠性及有效性进行验证,采用理论推导分析方法将压电阻抗电学性能参数与动态力学性能参数进行联系;对热老化HTPB推进... 为了更好地得到压电阻抗法(EMI, Electro-mechanical impedance)监测固体推进剂老化规律并从物理特性上对其科学性、可靠性及有效性进行验证,采用理论推导分析方法将压电阻抗电学性能参数与动态力学性能参数进行联系;对热老化HTPB推进剂进行EMI试验及动态热机械分析(DMA,Dynamic thermomechanical analysis)测试,并根据结果分析进行验证。结果表明:压电阻抗电学性能与动态力学性能能够通过动态模量与导纳之间的关系以及电压电流滞后角与力学损耗角之间的关系进行联系;热老化HTPB推进剂在不同测试频率下力学损耗因子tanδ温度谱峰值随老化的变化规律一致,均随热老化时间的延长而降低;电压电流滞后角正切值tanβ能够很好反映HTPB推进剂的老化,共振频率处的滞后角正切值tanβ随热老化时间的延长而降低,并且与损耗因子tanδ峰值呈现出明显的线性关系。 展开更多

关键词 压电阻抗法 固体推进剂 热老化 机械阻抗 动态热机械分析 动态力学性能

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压电阻抗法研究牛血清白蛋白在磺基水杨酸溶液中的行为(英文)

3

作者 郭宾 谢青季 姚守拙 《湖南师范大学自然科学学报》 EI CAS 北大核心 2002年第2期54-57,共4页

采用压电石英阻抗 (PQCI)技术对牛血清白蛋白 (BSA)与磺基水杨酸相互作用过程进行了现场监测 ,获得的等效电路参数表明 ,晶片的谐振频率与酸浓度的响应呈一条S型曲线 .通过对这些参数进行分析 ,估算出该体系中BSA的等电点约为 4 .6 ,运... 采用压电石英阻抗 (PQCI)技术对牛血清白蛋白 (BSA)与磺基水杨酸相互作用过程进行了现场监测 ,获得的等效电路参数表明 ,晶片的谐振频率与酸浓度的响应呈一条S型曲线 .通过对这些参数进行分析 ,估算出该体系中BSA的等电点约为 4 .6 ,运用非线形回归方法得到S型曲线的拟和方程 。 展开更多

关键词 磺基水杨酸溶液 压电石英晶体阻抗法 牛血清白蛋白 谐振频率 等电点 非线性回归

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硫酸盐侵蚀前后叠堆型压电智能骨料的俘能特性试验研究

4

作者 兰成明 雷富杰 王建军 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期84-96,160,共14页

压电智能骨料是一种具备优异力电耦合性能的智能器件,已经广泛应用于土木工程领域的结构健康监测。然而,目前主要侧重于器件的驱动和传感特性,而对于器件的俘能特性尚未研究。此外,器件嵌入到混凝土结构或土体中工作时可能会受到硫酸盐... 压电智能骨料是一种具备优异力电耦合性能的智能器件,已经广泛应用于土木工程领域的结构健康监测。然而,目前主要侧重于器件的驱动和传感特性,而对于器件的俘能特性尚未研究。此外,器件嵌入到混凝土结构或土体中工作时可能会受到硫酸盐的侵蚀,进而影响其工作性能,但关于器件抗侵蚀能力的研究鲜有报道。基于此,以叠堆型压电智能骨料为研究对象,首先测试了器件在简谐荷载和轨枕力作用下的俘能特性,然后开展了121 d的硫酸钠溶液侵蚀试验,并对侵蚀后的器件俘能特性以及承载能力进行了测试分析。研究结果表明:叠堆型压电智能骨料具有良好的俘能水平,但受硫酸盐侵蚀影响较大;侵蚀后的器件仍具备良好的电导特征,并且具有良好的承载能力,承载力均保持在75 kN以上。 展开更多

关键词 压电阻抗法 硫酸盐侵蚀 俘能 结构健康监测 叠堆型压电智能骨料

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考虑粘结层和阻抗解析表达式的压电阻抗模型 被引量：3

5

作者 吴迪 李继承 +1 位作者 林莉 李喜孟 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第1期61-64,68,共5页

引用根据自由梁振动原理得到的一维梁结构机械阻抗解析表达式,并考虑压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)和梁结构之间的粘结层对二者的应力应变传递过程的影响,改进了一维梁结构压电阻抗模型。在粘结系数ξ分别为0.01、0.02和1.00的3种粘结状态下,对... 引用根据自由梁振动原理得到的一维梁结构机械阻抗解析表达式,并考虑压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)和梁结构之间的粘结层对二者的应力应变传递过程的影响,改进了一维梁结构压电阻抗模型。在粘结系数ξ分别为0.01、0.02和1.00的3种粘结状态下,对5～80kHz频率范围内PZT耦合电阻抗进行了数值计算。测量计算得到α-氰基丙烯酸乙酯、环氧树脂和改性丙烯酸酯三种粘结剂的粘结强度,分别为0.882MPa、7.621MPa和10.198MPa,并在3种粘结状态下测量了5～80kHz频率范围内PZT的耦合电阻抗。研究表明,数值模拟和实验测量所得的耦合电阻抗谱符合良好,数值计算与实验结果峰值对应频率的相对误差范围是0.25%～6.06%。 展开更多

关键词 机械阻抗解析表达式 压电陶瓷 压电阻抗法模型 粘结强度

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基于压电阻抗技术的木梁损伤识别研究 被引量：7

6

作者 韩芳 汪程凤 张全景 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第4期497-500,505,共5页

利用压电阻抗技术对粘贴有压电陶瓷(PZT)传感器的无损木梁和带孔洞损伤的木梁进行数值模拟和实验研究,并用损伤指数,即均方根偏差(RMSD)来定量评估木梁的阻抗值随损伤程度和损伤位置的变化关系。计算结果表明,利用压电阻抗法能够有效识... 利用压电阻抗技术对粘贴有压电陶瓷(PZT)传感器的无损木梁和带孔洞损伤的木梁进行数值模拟和实验研究,并用损伤指数,即均方根偏差(RMSD)来定量评估木梁的阻抗值随损伤程度和损伤位置的变化关系。计算结果表明,利用压电阻抗法能够有效识别木梁的局部损伤,当PZT贴片和损伤位置的间距一定时,RMSD随损伤程度的增大而增大;当损伤程度一定时,RMSD随PZT贴片和损伤位置间距的增大而减小,数值结果与现有实验结果规律一致。相关结论证明了利用压电阻抗技术检测木梁局部损伤的有效性,可为工程实际提供参考。 展开更多

关键词 压电阻抗法 损伤识别 数值模拟 均方根偏差 压电陶瓷(PZT)传感器

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组合结构空洞缺陷检测压电阻抗数值模拟研究 被引量：7

7

作者 温家宇 许斌 王海东 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期276-279,共4页

钢管混凝土等组合结构在超高层建筑中的应用日益广泛,其核心混凝土的空洞缺陷会严重影响构件的力学性能。该文利用数值模拟法对基于压电阻抗的核心混凝土空洞缺陷检测技术的作用机理进行了深入研究。通过对比有、无缺陷区域的阻抗计算结... 钢管混凝土等组合结构在超高层建筑中的应用日益广泛,其核心混凝土的空洞缺陷会严重影响构件的力学性能。该文利用数值模拟法对基于压电阻抗的核心混凝土空洞缺陷检测技术的作用机理进行了深入研究。通过对比有、无缺陷区域的阻抗计算结果,分析判定缺陷位置,并定义偏差均方根损伤指标来评估测点位置的损伤程度。结果表明,核心混凝土空洞缺陷的存在会导致相应位置的嵌入式压电传感器阻抗频率曲线产生显著变化,所定义的损伤指标可有效识别核心混凝土的空洞缺陷,数值模拟法成功验证了基于压电阻抗法的核心混凝土空洞缺陷检测技术的有效性。 展开更多

关键词 压电陶瓷 压电阻抗法 钢管混凝土结构 空洞缺陷检测 数值模拟 缺陷评价指标

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基于AD5933的小型压电阻抗分析仪设计 被引量：5

8

作者 张玉祥 刘明春 《电子测量技术》 2009年第11期76-79,120,共5页

针对机—电阻抗法在结构健康监控中应用研究的逐渐深入和目前普遍使用的阻抗分析仪的诸多缺点,设计了一种基于阻抗测量芯片AD5933的压电阻抗分析仪。与当前普遍使用的阻抗分析仪相比,该阻抗分析仪具有体积小,便于携带和在外场使用,而且... 针对机—电阻抗法在结构健康监控中应用研究的逐渐深入和目前普遍使用的阻抗分析仪的诸多缺点,设计了一种基于阻抗测量芯片AD5933的压电阻抗分析仪。与当前普遍使用的阻抗分析仪相比,该阻抗分析仪具有体积小,便于携带和在外场使用,而且成本低廉的优点。 展开更多

关键词 压电阻抗法 阻抗分析仪 设计

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采用广义回归神经网络的螺栓松动压电阻抗监测 被引量：12

9

作者 张子涵 杜飞 +1 位作者 张璐 徐超 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期639-645,共7页

压电阻抗法是一种有效的定量化检测局部螺栓预紧力变化的有效方法。然而,实际工程结构使用环境复杂,环境温度的变化同样会引起压电片测量到的阻抗信息的变化。准确的监测螺栓预紧力必须对温度影响进行补偿。机器学习方法近年来受到广泛... 压电阻抗法是一种有效的定量化检测局部螺栓预紧力变化的有效方法。然而,实际工程结构使用环境复杂,环境温度的变化同样会引起压电片测量到的阻抗信息的变化。准确的监测螺栓预紧力必须对温度影响进行补偿。机器学习方法近年来受到广泛关注,为此本文提出采用广义回归神经网络对阻抗信息进行温度补偿,进而实现了不同温度下螺栓预紧力的定量化监测。该方法利用少量不同环境温度下的健康状态阻抗实部信息,训练广义回归神经网络,则该网络可以输出任意环境温度下的阻抗实部的预测信息,将该预测数据作为该温度下的基准数据,与实测数据对比计算损伤特征参量,即可实现螺栓预紧力定量化监测的目的。试验研究验证了基于广义回归神经网络方法的有效性,并与常用的阻抗曲线有效频率移动方法进行了对比,表明了该方法的准确性。 展开更多

关键词 压电阻抗法 广义回归神经网络 温度补偿 螺栓松动 结构健康监测

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压电阻抗技术监测固体推进剂老化研究 被引量：5

10

作者 段磊光 王广 +3 位作者 强洪夫 王学仁 张守诚 肖黎 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1912-1920,共9页

为了进一步研究表面粘贴式的主动传感技术——压电阻抗技术(EMI, Electro-Mechanical Impedance)监测固体推进剂的老化,构建了基于线粘弹杆结构的一维机电耦合模型,根据粘弹性波的理论与边界条件进行分析,建立一种线粘弹结构动态模量与... 为了进一步研究表面粘贴式的主动传感技术——压电阻抗技术(EMI, Electro-Mechanical Impedance)监测固体推进剂的老化,构建了基于线粘弹杆结构的一维机电耦合模型,根据粘弹性波的理论与边界条件进行分析,建立一种线粘弹结构动态模量与其机械阻抗的表征关系,并对构建的机电耦合阻抗模型进行了数值计算及试验验证。针对HTPB固体推进剂开展高温热加速老化试验及压电主动激励试验,根据监测所得导纳频谱并通过提取结构机械阻抗进行分析,结果表明:压电陶瓷片与推进剂结构在高频机电耦合运动时(300kHz,280kHz)有明显的共振现象,结构固有频率高于机电耦合共振频率,并且在200kHz^400kHz频段与700kHz^900kHz频段内,结构机械阻抗频谱峰值会因固体推进剂的热老化时间增长而降低,且与热老化时间之间满足线性关系。由此可见,压电阻抗法能够与固体推进剂在力学性能上建立表征关系,通过得到固体推进剂结构机械阻抗能够监测其老化损伤。 展开更多

关键词 固体推进剂 压电阻抗法 机械阻抗 动态模量 老化

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压电-金属结构复合材料层间损伤检测研究 被引量：2

11

作者 王旭 郑艳萍 +1 位作者 夏小松 张超禹 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第7期27-32,共6页

压电阻抗法(EMI)在复合材料无损检测中已经得到了广泛应用,但其在损伤检测中的精度表现依然不能令人满意。本文基于压电阻抗法,借助有限元软件ANSYS,使用压电片-金属片结构在低频范围内对复合材料板层间损伤进行研究,绘制出距离损伤不... 压电阻抗法(EMI)在复合材料无损检测中已经得到了广泛应用,但其在损伤检测中的精度表现依然不能令人满意。本文基于压电阻抗法,借助有限元软件ANSYS,使用压电片-金属片结构在低频范围内对复合材料板层间损伤进行研究,绘制出距离损伤不同位置处的压电阻抗曲线,计算其损伤指标均方根偏差(RMSD)值,并同传统的单一压电片结构进行对比,证明了压电片-金属片结构对低频近距离损伤具有更高的检测精度。 展开更多

关键词 压电阻抗法 压电片-金属片 阻抗信号 均方根偏差 有限元模型 复合材料

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甲胺磷对拟环纹豹蛛中肠蛋白消化酶活性影响的压电传感监测 被引量：4

12

作者 王智 宋大祥 +1 位作者 付秀芹 李云龙 《昆虫学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期700-704,共5页

利用压电体声波阻抗分析法实时动态监测了拟环纹豹蛛Pardosapseudoannulata中肠蛋白消化酶对酪蛋白的酶促水解过程及不同浓度梯度(0.008%、0.016%、0.024%和0.032%)的甲胺磷农药对酶活性的影响,并用紫外分光光度法进行了验证。结果表明... 利用压电体声波阻抗分析法实时动态监测了拟环纹豹蛛Pardosapseudoannulata中肠蛋白消化酶对酪蛋白的酶促水解过程及不同浓度梯度(0.008%、0.016%、0.024%和0.032%)的甲胺磷农药对酶活性的影响,并用紫外分光光度法进行了验证。结果表明,合适低剂量(0.008%)的甲胺磷农药可显著地增强拟环纹豹蛛蛋白消化酶的活性,较高剂量(0.032%)的农药却显著抑制蛋白消化酶的活性,且水解过程稳态频移值可准确地反映酶活性与农药浓度的关系。本工作为研究低剂量农药增强蜘蛛控虫力的机理及酶活性的快速检测提供了一种可行的新方法。 展开更多

关键词 拟环纹豹蛛 甲胺磷 蛋白消化酶 酶活性 压电石英晶体阻抗分析法

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评估法兰结构螺栓松动的改进损伤指标研究 被引量：5

13

作者 唐涛 华明军 +2 位作者 姜勰 张玉祥 张鑫 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期123-131,共9页

基于压电阻抗法的采用统计学参数作为损伤指标评估螺栓松动的方法有着广泛的应用,然而采用该方法的试验对象多数为实验室条件下的板等结构,并非真实结构。因此,针对真实的法兰结构,这些损伤指标是否适用、是否需要改进仍需进一步研究。... 基于压电阻抗法的采用统计学参数作为损伤指标评估螺栓松动的方法有着广泛的应用,然而采用该方法的试验对象多数为实验室条件下的板等结构,并非真实结构。因此,针对真实的法兰结构,这些损伤指标是否适用、是否需要改进仍需进一步研究。通过实验,得出不同损伤指标与法兰结构螺栓松动之间的规律:螺栓松动的程度越大位置越近,均方根偏差(RMSD)、平均绝对百分比偏差(MAPD)、相关系数差(CCD)的值越大,而指标Ry/Rx因无显著规律不适合作为评估法兰结构螺栓松动的损伤指标。通过对比结果发现:结构差异对前3个损伤指标均有不同程度的影响,改进后的损伤指标均方根变化率(RMSCR)只与法兰结构螺栓松动的位置和程度有关,受结构差异影响小。因此,RMSCR具有重要实践意义:当任一压电片损坏时只需更换为同型号的压电片即可,无需更新损伤指标库。通过实验验证了上述结果的正确性与基于RMSCR的法兰结构螺栓松动检测方法的适用性。 展开更多

关键词 螺栓松动检测 法兰结构 压电阻抗法 损伤指标 均方根变化率(RMSCR)

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基于EMI-CNN的建筑施工模板支撑体系节点健康监测

14

作者 徐菁 闫尊昊 +1 位作者 杨松森 刘客 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期83-90,共8页

为预防模板坍塌引发建筑施工安全事故风险,提出一种基于压电阻抗法(EMI)和卷积神经网络(CNN)的模板支撑体系节点智能监测方法。首先,利用压电陶瓷传感器(PZT)的机电耦合特性及其集驱动-传感于一体的特点,建立PZT-节点耦合系统的机电阻... 为预防模板坍塌引发建筑施工安全事故风险,提出一种基于压电阻抗法(EMI)和卷积神经网络(CNN)的模板支撑体系节点智能监测方法。首先,利用压电陶瓷传感器(PZT)的机电耦合特性及其集驱动-传感于一体的特点,建立PZT-节点耦合系统的机电阻抗传感机制模型;其次,基于EMI法,以与待测结构耦合的PZT片电导信号为监测指标,确定模板支撑体系节点松动的发生;然后,以敏感频段内PZT片的801个原始电导信号为模型输入,9个节点松动程度为模型输出,构建162组学习样本和27组测试样本,建立EMI-CNN模型,确定节点松动程度;最后,以一个实际工程中的建筑施工模板体系节点为例,验证EMI-CNN模型的有效性,并对比分析EMI-BP模型。研究结果表明:EMI-CNN模型经过85次迭代达到收敛,预测准确率达到100%,相较于EMI-BP模型提高29.63%。该监测方法可实现对建筑施工模板支撑体系节点健康状态实时、准确、无损监测。 展开更多

关键词 压电阻抗法(EMI) 卷积神经网络(CNN) 建筑施工 模板支撑体系 健康监测 压电陶瓷传感器(PZT)

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PZT尺寸与位置对传感器导纳的影响 被引量：2

15

作者 张耀文 赵晶 +1 位作者 何颖 霍林生 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第4期638-642,646,共6页

目前压电阻抗法应用中,锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)片尺寸及粘贴位置选择的研究尚不充分。该文通过设计对比实验,研究了PZT尺寸与粘贴位置对传感器导纳的影响机理。结果表明,包含被测结构信息的局部密集峰主要分布在谐振频段;PZT尺寸越大,谐... 目前压电阻抗法应用中,锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)片尺寸及粘贴位置选择的研究尚不充分。该文通过设计对比实验,研究了PZT尺寸与粘贴位置对传感器导纳的影响机理。结果表明,包含被测结构信息的局部密集峰主要分布在谐振频段;PZT尺寸越大,谐振频段的局部密集峰越强。压电阻抗法中,PZT尺寸应结合检测频段包含谐振频段的原则来选择,PZT的粘贴位置将影响导纳曲线上的局部密集峰分布。研究结果为压电阻抗法应用中PZT的尺寸与粘贴位置选择提供了参考依据。 展开更多

关键词 锆钛酸铅压电陶瓷(PZT) 导纳 尺寸 粘贴位置 压电阻抗法

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