基于含金属芯压电纤维与Lamb波的一维结构损伤定位研究

含金属芯压电纤维(Metal-core Piezoelectric Ceramic Fiber,MPF)是一种新型压电功能器件。介绍了MPF的结构及其对圆形压电片激励Lamb波的传感响应模型。利用Gabor小波变换计算损伤反射信号到达时间延迟的原理,把MPF传感单一模式Lamb波在一维结构中进行了损伤定位研究。研究结果表明:MPF可以进行Lamb波的单一模式传感,采用Gabor小波变换计算损伤反射信号到达时间延迟效果较好,损伤定位精度较高。

含金属芯压电纤维传感Lamb波方向性研究

含金属芯压电纤维(MPF)是一种新型压电功能器件。阐述了基于小波变换的Lamb波能量因子计算原理,把MPF作为Lamb波传感器,分别采用幅值和小波变换能量因子的方法对MPF传感Lamb波的方向性进行了研究。研究结果表明:MPF对Lamb波的传感表现出很强的方向性。相比采用幅值表征的结果,采用能量因子进行传感方向性表征更能体现出MPF对Lamb波的方向性传感特性。

半电极含金属芯压电纤维的弯曲振动模型

建立了悬臂梁结构的半电极含金属芯压电纤维(HMPF)的弯曲振动模型和动态测试模型。基于外加电压时的等效弯矩,推导了悬臂梁结构的HMPF的弯曲振动模型;用第一类压电方程,推导了外加简谐激励电压时,HMPF的表面电位移、电荷和导纳,建立了动态测试模型,通过测量共振频率fr、反共振频率fa和低频电容CLF,得到HMPF的弹性柔顺系数s1E1、机电耦合系数k31、介电常数ε3T3和压电常数d31。叙述了弯曲振动模型和动态测量模型的建立过程和测试步骤,测试了3根HMPF样品,得到各参数的平均值,s1E1为16.856×10-12 Pa-1,k31为0.179,ε3T3为2 251,d31为-103.621pC/N。测试结果表明所建立的动态测试方法可以快速、准确地测量HMPF的主要参数。

基于含金属芯压电纤维的冲击载荷定位

采用含金属芯压电纤维(MPF)作为传感元件,利用其传感的方向性特点,提出了一种基于MPF花形结构的冲击载荷定位方法,该方法无需知道应力波在结构中的传播速度。同时,利用该方法进行了板结构冲击载荷定位的实验研究,研究结果表明基于MPF花形组合结构的方法可以用于冲击载荷定位,而且定位精度较高。