實驗名稱：壓電功能元及試驗監(jiān)測系統(tǒng)

　　實驗?zāi)康模?/strong>本章對試驗所需的壓電功能元的材料選取、制作方法以及與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式做了進(jìn)一步的研究。同時對試驗監(jiān)測系統(tǒng)的各部分組成進(jìn)行了說明，通過設(shè)計試驗監(jiān)測系統(tǒng)性能測試方案，對試驗監(jiān)測系統(tǒng)的線性性能、靈敏度、穩(wěn)定性和動態(tài)頻率響應(yīng)性能進(jìn)行了測試。設(shè)計數(shù)字濾波器對信號進(jìn)行濾波處理。

　　測試設(shè)備：ATA-2041高壓放大器、信號發(fā)生器、信號放大器、信息采集儀、壓電傳感器等。

　　實驗過程：

　　圖1：試驗監(jiān)測系統(tǒng)組成實物圖

　　如圖1所示，監(jiān)測系統(tǒng)的組成除了含有激勵和接收應(yīng)力波的PZT功能元和被監(jiān)測的鋼管混凝土構(gòu)件外，還包括信號發(fā)生儀器、前置電壓放大器、數(shù)據(jù)采集儀器、后置信號放大器等儀器設(shè)備及它們之間正確的連接。

　　圖2：試驗監(jiān)測系統(tǒng)性能測試所用試件布置示意圖（單位cm）

　　試驗監(jiān)測系統(tǒng)需要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量和控制，要求監(jiān)測系統(tǒng)能夠在激勵端和輸出端穩(wěn)定準(zhǔn)確的對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)和感知，完成信號的完整和實時傳輸和記錄，為此需要對設(shè)計的試驗監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行性能測試，保證儀器設(shè)備的正確連接和穩(wěn)定工作，在此基礎(chǔ)上最重要的就是測試組成各監(jiān)測組的PZT驅(qū)動器和傳感器的基本特性。為了完成試驗監(jiān)測系統(tǒng)的性能測試，本節(jié)設(shè)計了無缺陷狀態(tài)下的鋼管混凝土試件進(jìn)行試驗監(jiān)測系統(tǒng)的性能測試，試件中布置了相應(yīng)的PZT驅(qū)動器和傳感器，具體布置示意圖如圖2所示。

　　試驗監(jiān)測系統(tǒng)性能測試分為靜態(tài)特性測試和動態(tài)特性測試，靜態(tài)性能測試分為線性性能測試、靈敏度測試、穩(wěn)定性測試，動態(tài)特性測試主要指系統(tǒng)動態(tài)頻率響應(yīng)測試。

　　測試結(jié)果：

　　制成的PZT驅(qū)動器和傳感器與被監(jiān)測結(jié)構(gòu)結(jié)合后與其他儀器設(shè)備連接共同組成試驗監(jiān)測系統(tǒng)，對試驗監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果表明，監(jiān)測系統(tǒng)在不同頻率下的系統(tǒng)輸入與輸出的信號幅值存在明顯的線性關(guān)系；從頻率的角度看，在輸入電壓的幅值一定的情況下，輸出電壓隨著頻率的變化也發(fā)生較大的變化，頻率的改變對系統(tǒng)信號幅值的靈敏度有較大影響，監(jiān)測系統(tǒng)需要在合適的頻率范圍內(nèi)工作；此外監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過測試具有較好的穩(wěn)定性和動態(tài)頻率響應(yīng)性能，能夠滿足試驗對監(jiān)測系統(tǒng)的性能要求。

　　?功率放大器推薦：ATA-2041

　　圖：ATA-2041高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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