[發明專利]一種基于惠斯通全橋原理的結構損傷識別傳感器及結構損傷識別方法

在審

• 申請號: 201910317088.2
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110031085A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 崔洪宇;杜海越;殷玉梅;趙峰源
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連海洋大學
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;G01N29/04;G01N29/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種基于惠斯通全橋原理的結構損傷識別傳感器，其特征在于，該結構損傷識別傳感器包括電阻應變傳感器s₁(1)、電阻應變傳感器s₂(2)、電阻應變傳感器s₃(3)、電阻應變傳感器s₄(4)、柔性基底(5)、保護層(12)和導線；

所述電阻應變傳感器s₁(1)、電阻應變傳感器s₂(2)、電阻應變傳感器s₃(3)和電阻應變傳感器s₄(4)按順時針依次粘貼在柔性基底(5)四條邊的中點處，四個電阻應變傳感器的一側均含有兩個引線端，電阻應變傳感器含有引線端的一側均朝向柔性基底(5)的中心；按照惠斯通全橋原理，通過導線將電阻應變傳感器s₁(1)和電阻應變傳感器s₄(4)各自一個引線端連接在端子A(7)上，并通過端子A(7)引出接線端子E+；通過導線將電阻應變傳感器s₁(1)的另一引線端和電阻應變傳感器s₃(3)的一個引線端連接在端子B(8)上，并通過端子B(8)引出接線端子V+；通過導線將電阻應變傳感器s₂(2)的一個引線端和電阻應變傳感器s₄(4)的另一引線端連接在端子C(9)上，并通過端子C(9)引出接線端子V-；通過導線將電阻應變傳感器s₂(2)另一引線端和電阻應變傳感器s₃(3)另一引線端連接在端子D(10)上，并通過端子D(10)引出接線端子E-；所述端子E+、端子V+、端子V-和端子E-組成引出端子(11)，用于連接應變橋盒；連接完成后在上方覆蓋粘貼保護層(12)。

2.根據權利要求1所述的一種基于惠斯通全橋原理的結構損傷識別傳感器，其特征在于，四個電阻應變傳感器的型號、阻值和靈敏度均相同。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于惠斯通全橋原理的結構損傷識別傳感器，其特征在于，所述柔性基底(5)和保護層(12)均采用酚醛環氧樹脂制作，粘結劑選用環氧樹脂。

4.一種采用權利要求1、2或3所述的基于惠斯通全橋原理的結構損傷識別傳感器并結合模態參數算法進行結構損傷識別的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：將所述基于惠斯通全橋原理的結構損傷識別傳感器陣列均勻地粘貼在待測結構上，通過應變橋盒將結構損傷識別傳感器接入動態信號采集設備；

步驟二：選擇待測結構上某一區域作為激勵區域，使用力錘在激勵區域施加激勵以模擬環境載荷對待測結構的激勵；選擇距離激勵區域較近且響應信號幅值較大的響應點作為參考點，測量待測結構各測點的響應信號，并將該響應信號作為待測結構健康狀態下的響應信號；

步驟三：采集結構損傷識別傳感器中四個電阻應變傳感器的響應信號；通過運行模態參數識別方法計算待測結構的應變模態參數；

步驟四：選定待測結構某一位置模擬損傷位置；在激勵區域施加隨機激勵，并選擇與步驟二相同的參考點，得到待測結構各測點的響應信號；重復步驟三得到待測結構在模擬損傷狀態下的應變模態參數；

步驟五：通過步驟一至步驟四分別獲得待測結構健康與損傷狀態的應變模態參數，采用模態振型差、模態柔度差來識別結構的損傷，其中損傷指標的最大值區域為待測結構的損傷位置。