中文摘要：

本项目在前期研究的基础上，对埋入混凝土中压电陶瓷敏感元件电-声特性进行了理论和实验研究。利用有限元方法研究了夹持状态下圆片形压电陶瓷振动模态同频率的关系，并根据分析结果确定了实验中各类压电陶瓷的最佳工作模态和频率。为了提高埋入混凝土中的压电陶瓷所激励声信号的指向性，提出了一种通过在压电陶瓷圆片结构的一面设置金属背衬的方法来提高压电陶瓷圆片厚度振动模式下声信号的指向性的方法。实验表明，该方法能使同距离下压电陶瓷圆片轴向声信号的能量提高10倍以上；根据实验和有限元分析，得到了压电陶瓷埋入混凝土状态下通过压电激发声波在多层界面上的反射率及透射率公式；设计了高电压激励及基于DSP的信号采集及分析电路单元，通过600V脉冲电压激励埋入混凝土中的压电陶瓷产生的声波在混凝土中的传播距离在同信噪比条件下从原来的0.1米增加到1.5米；通过对信号的在线分析，可以实时给出声速及传播时间数据，并初步判定声波传播路径上缺陷的存在与否；基本实现了混凝土模块中单方向缺陷监测的目标。