压电陶瓷传感器力学模型理论与试验研究--《沈阳建筑大学》2011年硕士论文
压电陶瓷传感器力学模型理论与试验研究
【摘要】：随着我国社会经济的不断发展,各种大型复杂工程结构不断涌现,土木工程结构健康监测技术逐渐成为学术界的研究热点。近十几年来,以压电陶瓷(如锆钛酸铅,简称PZT)为代表的压电智能材料具有集传感与驱动一体化的优越特性,利用PZT传感功能制作的传感器在结构检测和健康监测等方面有广泛的应用。这种传感器还具有响应速度快、线性关系好、能耗低、造价低廉且易加工成型等优点。但在实际应用中,特别是混凝土结构监测应用中,由于PZT传感器的边界条件和应力状况比较复杂,很难进行精确的理论分析。目前,通常认为PZT传感器所受的压力与输出电压是成比例关系的,并没有考虑胶层等因素的影响,与实际情况有一定差距。
基于上述背景,本论文的目的是建立一种PZT传感器的力学模型,并进行参数分析和试验验证。分别以单片PZT晶体、粘贴式与埋入式传感器为主要研究对象,利用压电方程与振动方程,建立PZT传感器的力学模型。通过选择恰当的激励荷载对其进行激励,对监测信号进行分析以实现对激励信号、胶层厚度、PZT面积、混凝土边界条件等问题的影响进行了探讨。本论文在以下几个方面进行了理论分析和试验研究:
首先,以压电本构方程为出发点,采用集总质量法建立PZT晶体简化传感模型,推导出PZT传感器正压电效应的解析表达式,并进行了压电陶瓷片刚度的求解。
其次,以建立的PZT传感器正压电效应的电荷表达式为基础,通过考虑粘贴胶层的阻尼作用,同时把电缆及检测设备耗散的能量等效转换成系统的阻尼,分别对粘贴式和埋入式PZT传感器进行力学模型简化并建立考虑多参数影响的电荷表达式。
然后,在简谐荷载激励下对建立的PZT传感模型进行数值模拟分析,进一步明确了各参数的影响规律。
最后,在激振器作用下对不同胶层厚度的粘贴式和埋入式的PZT进行激励试验,通过示波器选取波段分析。通过与理论推导的传感模型对比,验证了运用所建立的传感模型能够有效地模拟检测PZT的传播和接收的规律。
本文所提出的PZT传感器力学模型为开展混凝土结构检验和健康监测奠定了基础。
【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳建筑大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TM282【目录】：
Abstract5-9
第一章 绪论9-17
1.1 选题背景与研究意义9-11
1.1.1 研究背景与研究意义9-10
1.1.2 研究现状10-11
1.2 智能材料与结构11-14
1.2.1 智能材料11-12
1.2.2 智能结构12-14
1.3 压电材料14-15
1.4 本文主要研究内容15-17
第二章 压电陶瓷基本性能17-33
2.1 压电效应基本原理17-22
2.1.1 压电方程18-20
2.1.2 压电参数20-22
2.2 传感原理22-27
2.2.1 传感器的特性22-23
2.2.2 压电陶瓷传感器的等效电路23-27
2.2.3 影响压电式传感器精度的因素27
2.3 智能骨料的制作27-32
2.3.1 压电陶瓷片的选取28-29
2.3.2 智能骨料制作流程29-32
2.4 本章小结32-33
第三章 压电传感器的力学模型33-52
3.1 模型简化时的基本假设33-34
3.2 粘贴式压电陶瓷力学模型[41]34-42
3.2.1 等效刚度36-37
3.2.2 不考虑粘结胶层与自身阻尼时的PZT 力学模型37
3.2.3 考虑粘结胶层影响时的PZT 力学模型37-39
3.2.4 考虑电信号输出影响时PZT 力学模型39-42
3.3 埋入式压电陶瓷力学模型42-45
3.4 算例45-50
3.4.1 粘贴式压电陶瓷算例45-49
3.4.2 埋入式压电陶瓷算例49-50
3.5 本章小结50-52
第四章 压电传感器的试验研究52-67
4.1 试验设备介绍52-55
4.1.1 压电陶瓷驱动电源52-53
4.1.2 MTp200/10*10/16 压电陶瓷驱动器53-55
4.2 试验装置及步骤55-57
4.3 粘贴式压电陶瓷力学模型验证试验57-62
4.3.1 驱动频率的影响57-58
4.3.2 驱动力幅值的影响58-60
4.3.3 PZT 面积的影响60
4.3.4 粘贴胶层的影响60-62
4.4 埋入式压电陶瓷力学模型验证试验62-66
4.4.1 驱动频率的影响62-63
4.4.2 驱动力幅值的影响63-65
4.4.3 PZT 面积的影响65-66
4.5 本章小结66-67
第五章 结论与展望67-69
5.1 结论67
5.2 展望67-69
参考文献69-72
作者简介72
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文72-73
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【参考文献】
中国期刊全文数据库
马治国,闻邦椿,颜云辉;[J];东北大学学报;1998年05期
姚宗信;[J];飞机设计;2001年04期
韩宝国,关新春,欧进萍;[J];硅酸盐通报;2004年06期
封君,朱永,李晓宇,石荣,陈伟民,黄尚廉;[J];光子学报;2000年10期
孙明清,李卓球;[J];混凝土;2004年02期
陈伟民,王宁,朱永,符欲梅,孙吉勇,黄尚廉;[J];中国激光;2003年01期
李永,张志民,马淑雅;[J];强度与环境;2002年01期
肖纪美;[J];世界科技研究与发展;1996年Z1期
石立华,陶宝祺;[J];实验力学;1998年03期
张传忠;[J];压电与声光;1993年03期
中国博士学位论文全文数据库
陈雨;[D];重庆大学;2006年
谢建宏;[D];东南大学;2005年
胡洪平;[D];华中科技大学;2006年
孙威;[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库
俞洁;[D];河海大学;2006年
郭谆钦;[D];国防科学技术大学;2005年
魏凤春;[D];郑州大学;2006年
汤珺;[D];哈尔滨工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库
裴先茹;高海荣;;[J];安徽化工;2010年03期
赵英红;;[J];安徽农业科学;2008年18期
李虎;吴荣书;戈振扬;;[J];安徽农业科学;2008年24期
郭晓霞;俞国胜;肖爱平;;[J];安徽农业科学;2011年20期
束开俊,周自斌;[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2003年01期
钱松荣;;[J];现代农业科技;2010年20期
钱松荣;;[J];现代农业科技;2011年18期
吴磊;;[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年04期
刘永顺;[J];安阳师范学院学报;2003年02期
孙清池,左孝杰,徐庭献,王裕斌;[J];兵器材料科学与工程;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库
吴雪莲;王维佳;喻青;吴婷;;[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
胡少伟;游日;;[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展（2011年）[C];2011年
游日;胡少伟;;[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展（2011年）[C];2011年
王志强;;[A];科学发展与社会责任（A卷）——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
秦荣;秦俊;谢开仲;;[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
胡少伟;曾桂香;沈捷;;[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
苗同臣;孙利民;;[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年
吴峰崎;孟光;;[A];第十二届全国信号处理学术年会（CCSP-2005）论文集[C];2005年
但虎;关志东;;[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年
蔡顺燕;耿正波;石会路;詹鹏;;[A];全国第六届核仪器及其应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库
赵扬锋;[D];辽宁工程技术大学;2010年
孙玉婷;[D];中国海洋大学;2009年
王红云;[D];华南理工大学;2010年
韩嵘;[D];北京交通大学;2010年
谢小林;[D];武汉理工大学;2010年
沈路;[D];浙江大学;2010年
曾庆虎;[D];国防科学技术大学;2010年
芦吉云;[D];南京航空航天大学;2009年
赵新涛;[D];重庆大学;2010年
贾文强;[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库
张传晖;[D];山东科技大学;2010年
于振涛;[D];山东科技大学;2010年
滕景忠;[D];山东科技大学;2010年
廖丽芳;[D];浙江理工大学;2010年
任泉;[D];浙江理工大学;2010年
李朋勇;[D];郑州大学;2010年
刘博;[D];郑州大学;2010年
马兴瑞;[D];哈尔滨工程大学;2010年
段玉杰;[D];哈尔滨工程大学;2010年
党永;[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
郭谆钦,杨拥民,杨光瑜;[J];兵工自动化;2002年05期
孙东昌,王大钧;[J];北京大学学报(自然科学版);1996年05期
吴斌,郑璟瑜,何存富,王智;[J];北京工业大学学报;2003年01期
成传贤;[J];北京航空航天大学学报;1996年03期
肖纪美;[J];北京科技大学学报;1995年04期
梁大开,杨红,张明德,黄明双;[J];传感技术学报;2001年04期
谢建宏,张为公;[J];传感技术学报;2004年01期
陈雨;文玉梅;李平;郭浩;;[J];传感技术学报;2006年04期
谢建宏;张为公;;[J];传感技术学报;2007年02期
周智,欧进萍;[J];传感器技术;2001年11期
中国博士学位论文全文数据库
杨红;[D];南京航空航天大学;2001年
孙丽;[D];大连理工大学;2006年
陈雨;[D];重庆大学;2006年
杨晓明;[D];天津大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库
刘光焰;[D];广西大学;2003年
邱宗玺;[D];郑州大学;2003年
周文委;[D];重庆大学;2003年
郑拯宇;[D];重庆大学;2003年
肖诗轶;[D];武汉理工大学;2004年
施晓良;[D];西北工业大学;2005年
史学涛;[D];同济大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库
张希农,陈灵,李智明,张景绘;[J];强度与环境;1998年04期
朱灯林;俞洁;;[J];河海大学常州分校学报;2005年04期
蔡金标;陈勇;严蔚;;[J];浙江大学学报(工学版);2010年12期
林西强,任钧国;[J];应用力学学报;1998年04期
李克强,段飞,罗禹贡,张玉麟,黄尚廉,陈伟明;[J];声学技术;1998年04期
李书光,胡松青,张军;[J];青岛大学学报(自然科学版);2002年01期
林西强,任钧国;[J];国防科技大学学报;1999年02期
林西强,任钧国;[J];固体力学学报;1998年04期
林西强,任钧国;[J];宇航学报;2000年01期
林西强，任钧国;[J];计算力学学报;1998年03期
中国重要会议论文全文数据库
杨亚东;王军;冯国旭;程小全;;[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第二卷）[C];2010年
常道庆;刘碧龙;李晓东;田静;;[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集（上）[C];2007年
周铁英;路凯;鹿存跃;刘涛;张筠;陈宇;;[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
路凯;周铁英;鹿存跃;刘涛;张筠;陈宇;;[A];中国声学学会功率超声分会2005年学术会议论文集[C];2005年
傅波;李婷;T.HEMSEL;;[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
匡友弟;李国清;陈传尧;;[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年
;[A];The 4~(th) Across-strait Workshop on Shock Wave/Vortex Interaction Abstract Book[C];2008年
张立;郭定文;王秋蓉;;[A];运输噪声的预测与控制——2009全国环境声学学术会议论文集[C];2009年
吴金平;乔文孝;车小花;李文博;;[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年
姚林泉;陈富军;刘昕;;[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
中国重要报纸全文数据库
张培君;[N];电子报;2007年
台湾省台北市
何堃山;[N];电子报;2004年
朱三航;[N];电子报;2008年
立本;[N];电子报;2005年
吴鹏;[N];电子报;2007年
新力;[N];电子报;2002年
青化;[N];电子报;2004年
芦涛;[N];电子报;2004年
芦涛;[N];电子报;2004年
铁善馨;[N];电子报;2004年
中国博士学位论文全文数据库
王海仁;[D];华中科技大学;2013年
蒋树农;[D];中南大学;2010年
潘成亮;[D];中国科学技术大学;2010年
刘强;[D];南京航空航天大学;2009年
闫世伟;[D];吉林大学;2010年
袁江波;[D];哈尔滨工业大学;2011年
杨增涛;[D];中南大学;2009年
严蔚;[D];浙江大学;2007年
韩嵘;[D];北京交通大学;2010年
刘建;[D];南京航空航天大学;2010年
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杨静;[D];浙江大学;2013年
范兆凯;[D];哈尔滨工业大学;2013年
张海滨;[D];大连理工大学;2012年
许来涛;[D];杭州电子科技大学;2013年
朱波;[D];南京航空航天大学;2013年
宁玉怀;[D];中南大学;2010年
安占营;[D];重庆大学;2010年
翟太珍;[D];南京航空航天大学;2010年
关世伟;[D];哈尔滨工业大学;2013年
王海燕;[D];北京交通大学;2013年
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粘贴于薄板表面的光纤布拉格光栅应变传感器误差修正
考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论.由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度.建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论,分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用;利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性.最后,分析了薄板参数对应变传递率的影响.结果显示:FEM解与理论解的误差在4％以内,实验值和理论解误差在5％以内,应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大.该理论模型完全满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义.
FU Kun-kun
ZHENG Bai-lin
SUN Dian-liang
作者单位：
上海电机学院机械学院,上海,201306
哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所,黑龙江哈尔滨150078;同济大学航空航天与力学学院,上海200092
同济大学航空航天与力学学院,上海,200092
山东省邮电工程有限公司,山东济南,250001
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表面式光纤布拉格光栅传感器应变传递机理的研究
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RKC热电偶ST-50粘贴型测量表面温度用传感器（RKC热电偶ST-50）使用于测量CPU的散热片的温度, 测量PCB、TAB、COG脉冲热压温度测试。ST-50型热电偶粘贴在微小表面，测量温度简单。 粘贴在微小表面，测量温度简单，ST-50粘贴型测量表面用温度传感线热电偶 是日本RKC理化品牌产品，包含型号：ST-50，ST-50-300，ST-50-500。特点：1. 测量高温最高使用温度为300度，可测量高温。也可准确测量温度频繁变化的微小表面的温度。2. 出色的经济性因为ST-50是粘贴型，容易测量微细表面的温度。粘着力强，根据使用条件可以反复使用。而且，利用插件接续方式，更换传感器简单。ST-50传感器为5条/ 1组. 另备有专用插件导线。长型（ST-50-300,ST-50-500）为1条/ 1组.3. 粘着性强在粘着剂性强使用了热硬化环氧物，除一小部分难粘贴物外，可以粘贴在大部分的物体表面粘着性耐久性:到150度：可反复粘贴，剥离使用到200度：在不低于150度以下的条件下，可反复粘贴，剥离使用到250度：在不低于200度以下的条件下，可反复粘贴，剥离使用250度以上：不能再粘贴&
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表面粘贴式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感器由于其体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、复用能力强、分布或准分布式测量等优点,在航空飞行器、海洋平台等领域的结构健康监测(SHM)中有着广阔的应用前景。当FBG传感器粘贴于结构表面后,由于光纤与基体结构之间存在着保护层以及黏结剂,且他们的弹性模量相差较大,导致基体结构的实际应变与FBG传感器所测得的应变之间存在一个传递系数。对表面粘贴式FBG传感器应变传递机制的研究具有十分重要的理论和实际意义。　　本文研究了表面粘贴式FBG传感器应变传递机制。首先,从粘贴式FBG四层...展开
表面粘贴式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感器由于其体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、复用能力强、分布或准分布式测量等优点,在航空飞行器、海洋平台等领域的结构健康监测(SHM)中有着广阔的应用前景。当FBG传感器粘贴于结构表面后,由于光纤与基体结构之间存在着保护层以及黏结剂,且他们的弹性模量相差较大,导致基体结构的实际应变与FBG传感器所测得的应变之间存在一个传递系数。对表面粘贴式FBG传感器应变传递机制的研究具有十分重要的理论和实际意义。　　本文研究了表面粘贴式FBG传感器应变传递机制。首先,从粘贴式FBG四层基本结构出发,推导出其应变传递方程,得到沿传感器标距各点的应变传递率及平均应变传递率,通过有限元仿真验证了理论方程的有效性,并分析了传感器各层材料的物理参数对平均应变传递率的影响。然后,分析了加入衬底层的六层结构应变传递机制,并推广到多衬底层的普适情况。在此基础上,将基体弹性模量引入应变传递方程的推导过程中,分别分析了考虑基体弹性模量的四层、六层及普适结构的应变传递机制,并进行了相应的仿真验证及影响参数分析。最后,考虑传感器轴向与基体结构主应力方向成一定角度的一般情况,对其应变传递机制进行了研究,并进行了有限元仿真验证及参数分析。　　本文的研究可为表面粘贴式FBG传感器的设计及其在结构健康监测中的应用提供理论参考。收起
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