张晓悦　任晓丹　李杰

摘要：基于压电陶瓷材料，设计制作了能够埋入混凝土内部的“智能骨料”，作为传感器进行动态应力测量。根据压电陶瓷片尺寸将传感器分为A型和B型。采用电荷放大器和LMS数据采集系统，对应力传感器在动力加载下的响应进行试验分析。研究发现，传感器表面实测应力与电荷放大器输出电压之间有良好的线性关系；在相同的加载速率下，B型应力传感器的灵敏度系数要高于A型应力传感器，量程小于A型应力传感器。

关键词：压电陶瓷；混凝土；应力传感器；动态响应

中图分类号：TM282 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）01-0165-06

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正确测量混凝土结构中的应力分布状况，对结构的性能监测、健康诊断和灾害防御均有重要意义。传统的应力测量大都采用在构件表面粘贴应变片的方法，通过测量应变、结合材料的弹性模量间接获得应力数据。这种方法虽然简单直观、成本低廉，但并不能测定结构在非线性受力阶段的应力，并且难以通过粘贴应变片的方法获得混凝土内部的应力数据。为测量混凝土内部应力，需要发展新的应力传感器。

1880年居里兄弟发现压电效应，在此后的100多年间，对压电材料的研究受到越来越多的重视（张福学，2001）。压电材料具有优良的频率特性和可集成特性，频响范围宽、敏感频率高，在土木工程健康检测、结构振动控制及压力与应力测量方面有广泛的应用。压电陶瓷（Pie-zoelectric Ceramics，PZT）作为压电材料的一种，能够有效实现电信号与力信号的转换，为应力测量提供了可能。……