[發明專利]基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202110312438.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112986386A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 陳琳;熊海貝;孔慶釗;李修權;桑笑晗
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/46;G01N29/44;G01N29/24
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

1.基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，用于對待測木結構(1)進行內部空洞檢測，其特征在于，包括：可穿戴式傳感器(2)、信號檢測與分析裝置，所述可穿戴式傳感器(2)與所述信號檢測與分析裝置電性連接；

所述可穿戴式傳感器(2)包括連接帶，所述連接帶可拆卸圍裹于所述待測木結構(1)外部；所述連接帶上設有若干個柔性PZT傳感單元(13)，每條所述連接帶上所述柔性PZT傳感單元(13)的數量大于等于二，其中，任一所述柔性PZT傳感單元(13)作為驅動器，其他任一所述柔性PZT傳感單元(13)作為接收器；所述連接帶包括硬質保護區(11)和非硬質保護區，所述硬質保護區(11)的位置與所述柔性PZT傳感單元(13)的位置相對應，所述硬質保護區(11)的尺寸大于所述柔性PZT傳感單元(13)的尺寸；所述柔性PZT傳感單元(13)上電性連接有引線(14)，所述引線(14)與所述信號檢測與分析裝置電性連接。

2.根據權利要求1所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述連接帶為柔性織物帶，所述柔性織物帶兩端采用搭扣連接。

3.根據權利要求2所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述柔性織物帶包括依次層疊設置的上織物層(21)、下織物層(26)，所述上織物層(21)、下織物層(26)沿所述可穿戴式傳感器(2)的長度方向通長，所述下織物層(26)與所述待測木結構(1)相接觸；所述柔性PZT傳感單元(13)設于所述上織物層(21)、下織物層(26)之間，所述硬質保護區(11)設于所述上織物層(21)和/或所述下織物層(26)。

4.根據權利要求3所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述柔性PZT傳感單元(13)包括由上到下依次設置的上粘結層(22)、柔性PZT單元(23)、下粘結層(24)、硬質粘結層(25)，所述上粘結層(22)與所述上織物層(21)連接，所述硬質粘結層(25)與所述下織物層(26)連接。

5.根據權利要求4所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述硬質粘結層(25)的硬度大于所述上粘結層(22)和/或所述下粘結層(24)的硬度。

6.根據權利要求4所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述柔性PZT單元(23)采用熔融流延法制備的PvDF薄膜。

7.根據權利要求1所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述連接帶兩端分別設有第一連接體(12)、第二連接體(15)，所述第一連接體(12)為凸體結構，所述第二連接體(15)為凹槽結構，所述凸體結構與所述凹槽結構的尺寸相匹配，所述第一連接體(12)、第二連接體(15)搭扣連接。

8.根據權利要求1所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測裝置，其特征在于，所述硬質保護區(11)的硬度大于所述非硬質保護區的硬度。

9.根據權利要求1-8任一項所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

將所述可穿戴式傳感器圍裹在所述待測木結構的待測位置，并將所述引線與所述信號檢測與分析裝置電性連接；

在所述驅動器上施加激勵電信號，通過所述驅動器的逆壓電效應在所述待測木結構中產生應力波；通過所述接收器接收穿過所述待測木結構橫截面的應力波，并將接收到的應力波傳輸至所述信號檢測與分析裝置；

基于接收到的應力波，通過所述信號檢測與分析裝置檢測待測木結構內部空洞；其中，所述信號檢測與分析裝置采用基于短時傅里葉變換的深度神經網絡檢測待測木結構內部空洞。

10.根據權利要求9所述的基于可穿戴式傳感器的木結構內部空洞檢測方法，其特征在于，所述信號檢測與分析裝置檢測待測木結構內部空洞的方法具體包括：

首先，對接收到的應力波進行短時傅里葉變換，得到應力波的頻譜圖；

其次，將經過短時傅里葉變換得到的頻譜圖輸入到訓練好的深度神經網絡中，完成待測木結構內部空洞的檢測。