實驗名稱：壓電功能元及試(shi)驗監測系統(tong)

　　實驗目的：本章對(dui)試(shi)驗(yan)所需的(de)壓電功能元的(de)材料選取、制(zhi)作方法以及與被監測(ce)結構的(de)結合(he)方式做(zuo)了(le)進一步的(de)研究(jiu)。同(tong)時對(dui)試(shi)驗(yan)監測(ce)系統(tong)的(de)各部分(fen)組成(cheng)進行了(le)說(shuo)明，通過設計(ji)試(shi)驗(yan)監測(ce)系統(tong)性(xing)(xing)能測(ce)試(shi)方案，對(dui)試(shi)驗(yan)監測(ce)系統(tong)的(de)線性(xing)(xing)性(xing)(xing)能、靈敏度(du)、穩定性(xing)(xing)和動態頻(pin)率響應性(xing)(xing)能進行了(le)測(ce)試(shi)。設計(ji)數(shu)字(zi)濾(lv)波(bo)器對(dui)信號進行濾(lv)波(bo)處(chu)理。

　　測試設備：ATA-2041高(gao)壓放大器(qi)(qi)、信(xin)號發生器(qi)(qi)、信(xin)號放大器(qi)(qi)、信(xin)息采(cai)集儀、壓電(dian)傳(chuan)感器(qi)(qi)等。

　　實驗過程：

　　圖1：試驗監測(ce)系統組成實(shi)物圖

　　如圖1所示(shi)，監(jian)測系統(tong)的(de)組(zu)成除了(le)含(han)有激勵和(he)接收應(ying)力(li)波的(de)PZT功能(neng)元(yuan)和(he)被監(jian)測的(de)鋼(gang)管混凝土構(gou)件外，還包括(kuo)信號(hao)發(fa)生儀器、前(qian)置(zhi)電壓放(fang)大器、數據采集(ji)儀器、后置(zhi)信號(hao)放(fang)大器等儀器設備及它們(men)之間正(zheng)確的(de)連接。

　　圖(tu)(tu)2：試(shi)驗監測系統性能測試(shi)所用試(shi)件布置示(shi)意圖(tu)(tu)（單位cm）

　　試驗(yan)(yan)監(jian)測(ce)系(xi)統需要(yao)對(dui)相關(guan)(guan)參數進(jin)行(xing)測(ce)量和(he)(he)(he)控(kong)制，要(yao)求監(jian)測(ce)系(xi)統能(neng)(neng)夠在(zai)激勵端和(he)(he)(he)輸(shu)出端穩定準確的(de)對(dui)相關(guan)(guan)參數進(jin)行(xing)響應和(he)(he)(he)感知，完成(cheng)信號的(de)完整和(he)(he)(he)實時傳輸(shu)和(he)(he)(he)記錄，為此需要(yao)對(dui)設計的(de)試驗(yan)(yan)監(jian)測(ce)系(xi)統進(jin)行(xing)性能(neng)(neng)測(ce)試，保(bao)證儀器(qi)設備(bei)的(de)正確連接(jie)和(he)(he)(he)穩定工作，在(zai)此基礎上最重(zhong)要(yao)的(de)就(jiu)是測(ce)試組成(cheng)各監(jian)測(ce)組的(de)PZT驅動器(qi)和(he)(he)(he)傳感器(qi)的(de)基本特性。為了完成(cheng)試驗(yan)(yan)監(jian)測(ce)系(xi)統的(de)性能(neng)(neng)測(ce)試，本節設計了無缺陷(xian)狀態下的(de)鋼管(guan)混凝(ning)土(tu)試件進(jin)行(xing)試驗(yan)(yan)監(jian)測(ce)系(xi)統的(de)性能(neng)(neng)測(ce)試，試件中(zhong)布置了相應的(de)PZT驅動器(qi)和(he)(he)(he)傳感器(qi)，具(ju)體布置示意圖(tu)如(ru)圖(tu)2所示。

　　試(shi)驗監測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)系(xi)(xi)統性(xing)(xing)能測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)分為靜態特性(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)和動態特性(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)，靜態性(xing)(xing)能測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)分為線性(xing)(xing)性(xing)(xing)能測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)、靈敏度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)、穩定性(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)，動態特性(xing)(xing)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)主要指(zhi)系(xi)(xi)統動態頻率響(xiang)應(ying)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)。

　　測試結果：

　　制成的(de)(de)(de)(de)PZT驅(qu)動器和(he)傳感(gan)器與被監(jian)測(ce)(ce)結構(gou)結合后與其(qi)他儀器設備(bei)連接共(gong)同(tong)組成試(shi)驗監(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)，對試(shi)驗監(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)進行性(xing)能測(ce)(ce)試(shi)，測(ce)(ce)試(shi)結果表明，監(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)在(zai)(zai)(zai)不同(tong)頻(pin)率下的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)輸(shu)入(ru)與輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)信號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)存在(zai)(zai)(zai)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)線性(xing)關系(xi)(xi)(xi)(xi)；從(cong)頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)角度(du)看，在(zai)(zai)(zai)輸(shu)入(ru)電壓的(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值(zhi)一定的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，輸(shu)出(chu)電壓隨著頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)也(ye)發(fa)生(sheng)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)對系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)信號(hao)幅(fu)(fu)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)靈敏度(du)有較(jiao)大影(ying)響(xiang)，監(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)需(xu)要在(zai)(zai)(zai)合適的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率范圍內(nei)工作；此外監(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)經過測(ce)(ce)試(shi)具有較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)和(he)動態頻(pin)率響(xiang)應(ying)性(xing)能，能夠滿足試(shi)驗對監(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能要求。

　　?功率放大器推薦：ATA-2041

　　圖：ATA-2041高壓放大器指標參數

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