单通道多传感点声发射传感器能够替代常规AE检测仪中的多通道传感器配置,实现对大范围内结构损伤特征信号的连续检测。本项目研究单通道多传感点声发射信号检测的关键技术- - 连续分布式OPCM传感机理及结构设计方法,通过对新型连续分布式OPCM传感器中特殊传感点布置,增加监测面积,增强监测复杂结构中的微小裂缝生长的能力。连续分布式传感器采用压电正交异性复合材料设计和制作,沿检测长度方向设置多个传感点,构成分布式传感点阵列,柔韧性好、强度高、重量轻,与宿主构件相融性好,可以准确区分结构中各应力分量。因而不仅在结构受力检测方面具有重要的理论意义,而且在结构健康监测系统中也具有十分广阔的应用前景。
课题组主要通过理论分析,数值仿真,实验测试等手段分别对OPCM单个传感器和连续分布式OPCM传感器展开研究,取得了如下研究成果制备了高压电常数比值的压电陶瓷相材料;构造出压电块状复合材料传感元件,根据细观力学理论验证了其具有正交异性的机理,并用有限元软件在力/电耦合场作用下模拟验证了该元件的正交异性特性;制作了具有正交异性特性的压电复合材料传感器并标定了该OPCM传感器的灵敏度特性和应力波在实际介质中随传播距离和角度的实际响应函数;在以上研究成果的基础上,构建了连续分布式OPCM传感器,研究了连续分布式传感器在玻璃钢纤维板上所接收到信号的衰减特性,分析了分布式传感器用于AE定位的原理,并获得了三传感点分布式传感器定位结果。另外,在理论上探索了PZT和OPCM传感器的宽频带设计方法。