[發明專利]諧振頻率可調的壓電智能骨料

有效

• 申請號: 201810607401.1
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108802197B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 周明樂;魯光濤;李友榮;王濤;蔣黎明
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12;B06B1/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明公開了諧振頻率可調的壓電智能骨料，包括壓電陶瓷傳感器；所述壓電陶瓷傳感器由壓電陶瓷片串聯或并聯疊加構成；所述壓電陶瓷片的邊緣鍍有兩包邊正極和兩包邊負極，兩包邊正極相對，且兩包邊負極相對；所述壓電陶瓷片外表面上除兩包邊正極和兩包邊負極以外的所有區域均涂覆絕緣層，絕緣層厚度低于包邊正極和包邊負極。本發明結構簡單靈活，通過改變壓電陶瓷片的疊加數量、疊加方式、上蓋厚度以及墊塊厚度等，即可實現智能骨料諧振頻率的可調可控，諧振頻率調節方便，有效解決了傳統智能骨料諧振頻率固定不可調的問題。

技術領域

本發明涉及結構健康監測領域，具體涉及一種諧振頻率可調的壓電智能骨料。

背景技術

目前，結構健康監測領域所使用的壓電智能骨料的結構均為固定不變的，從而導致其諧振頻率也是固定的。但結構損傷的敏感頻率往往會隨損傷類型和大小而發生變化，這就導致在實際的損傷識別過程中，往往需要采用具有不同中心頻率的智能骨料，這極大地增大了損傷檢測的成本和難度。

發明內容

本發明的目的是提供諧振頻率可調的壓電智能骨料。

本發明提供的諧振頻率可調的壓電智能骨料，包括壓電陶瓷傳感器；所述壓電陶瓷傳感器由偶數個壓電陶瓷片串聯疊加構成；所述壓電陶瓷片的邊緣鍍有兩包邊正極和兩包邊負極，兩包邊正極相對，且兩包邊負極相對；所述壓電陶瓷片外表面上除兩包邊正極和兩包邊負極以外的所有區域均涂覆絕緣層，絕緣層厚度低于包邊正極和包邊負極；

所述串聯疊加即：相鄰的壓電陶瓷片中，下層壓電陶瓷片的兩包邊負極與上層壓電陶瓷片的兩包邊正極對應連接，但下層壓電陶瓷片的兩包正極并不與上層壓電陶瓷片的兩包邊負極對應連接。

本發明提供的另一種諧振頻率可調的壓電智能骨料，包括壓電陶瓷傳感器，所述壓電陶瓷傳感器由若干壓電陶瓷片并聯疊加構成；所述壓電陶瓷片的邊緣鍍有兩包邊正極和兩包邊負極，兩包邊正極相對，且兩包邊負極相對；所述壓電陶瓷片外表面上除兩包邊正極和兩包邊負極以外的所有區域均涂覆絕緣層，絕緣層厚度低于包邊正極和包邊負極；所述并聯疊加即：相鄰的兩壓電陶瓷片的兩包邊正極和兩包邊負極分別對應連接。

進一步的，兩包邊正極的連線和兩包邊負極的連線的夾角為30度～60度。

進一步的，包邊正極和包邊負極均為鍍錫電極層。

作為優選，絕緣層厚度比包邊正極和包邊負極厚度低0.03mm～0.05mm。

進一步的，上述壓電智能骨料還包括外殼、墊塊和上蓋；所述壓電陶瓷傳感器設于外殼內，由外殼和上蓋進行封裝；所述墊塊置于壓電陶瓷傳感器上，上蓋位于墊塊上并與外殼以可拆卸方式連接；壓電陶瓷傳感器中最上端壓電陶瓷片的兩包邊正極和兩包邊負極通過同軸電纜引出至外殼外。

所述可拆卸方式，具體為：

外殼的側壁頂端設有若干螺栓固定槽，上蓋邊緣與螺栓固定槽的對應處開設有螺栓孔，通過螺栓固定連接上蓋和外殼。

作為優選，壓電陶瓷傳感器與外殼接觸處設絕緣紙。

為便于控制預緊力，墊塊和壓電陶瓷傳感器的總厚度應大于外殼內部空腔厚度。通過螺栓即可控制壓電陶瓷傳感器的預緊力大小。

本發明諧振頻率可調的壓電智能骨料，可通過增加或減少壓電陶瓷片的疊加數量來調整諧振頻率大小，疊加的壓電陶瓷片數量越多，諧振頻率越小。也可通過改變壓電智能骨料整體厚度來調節其諧振頻率，例如，可改變上蓋或墊塊的厚度，厚度越大，諧振頻率越小。

和現有技術相比，本發明具有如下特點和有益效果：

(1)本發明結構簡單靈活，通過改變壓電陶瓷片的疊加數量、疊加方式、上蓋厚度以及墊塊厚度等，即可實現智能骨料諧振頻率的可調可控，諧振頻率調節方便，有效解決了傳統智能骨料諧振頻率固定不可調的問題。