[发明专利]基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，包括

金属壳体；

紧贴于所述金属壳体内壁固定设置的PZT传感器；

设置在所述金属壳体内的定向敲击组件，所述定向敲击组件包括电磁铁、弹性部件、撞击部件；所述电磁铁的软铁芯固定设置在所述金属壳体内，且一端突出设置抵接于所述金属壳体内壁，所述电磁铁的线圈活动套装在所述软铁芯上，所述撞击部件固定套设在靠近所述软铁芯抵接于金属壳体内壁的一端上，所述弹性部件套设在所述线圈与撞击部件之间；

设置在所述金属壳体内的主控模块，所述主控模块包括激励单元、信号采集单元、无线通信单元，其中，所述激励单元与所述电磁铁的线圈电性连接、用于为电磁铁提供PWM脉冲波的激励单元。

2.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述金属壳体内还设有缓冲部件，所述缓冲部件固定套设在所述软铁芯上并与所述撞击部件分别相对设置于所述线圈的两端。

3.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述信号采集单元输入端与所述PZT传感器电性连接，输出端与所述无线通信单元通信连接，用于接收PZT传感器的电信号，并将电信号转换为数字信号发送给无线通信单元；所述无线通信单元分别与所述激励单元、信号采集单元通信连接，用于建立所述主控模块与外部监测系统之间的通信路径。

4.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述PZT传感器通过一前置放大模块与所述信号采集单元通信连接。

5.根据权利要求4所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述前置放大电路包括一个集成运算放大器OP、两个电阻R1和R2，所述电阻R1的一端与所述PZT传感器输出端电性连接，另一端与所述集成运算放大器OP的反向输入端电性连接，所述集成运算放大器OP的同相输入端接地，所述集成运算放大器OP的输出端同时电阻R2的一端、信号采集单元的输入端电性连接，所述电阻R2的另一端与所述集成运算放大器OP的反向输入端电性连接。

6.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，当采用所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置对梁柱构件进行监测时，所述PZT传感器安装固定在所述金属壳体沿梁柱构件长度方向的内壁上。

7.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述金属壳体内设置至少一个朝向待监测构件设置的定向敲击组件。

8.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述电磁铁的软铁芯抵接于所述金属壳体内壁的一端为尖端设置。

9.根据权利要求1所述基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置，其特征在于，所述金属壳体上设有操作把手，用于将金属壳体植入构件中或自构件中取出。

10.一种基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

在构件上开设监测槽孔，将基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置植入所述监测槽孔中；

外部监测系统通过基于定向敲击的可植入式混凝土构件损伤监测装置中的无线通信单元给主控模块下发电磁铁敲击指令；

主控模块通过激励单元给电磁铁通电，电磁铁中的软铁芯与线圈之间产生瞬变磁场并相对排斥，线圈在排斥力的作用下与撞击部件发生撞击，并通过软铁芯与金属内接触的一端传递给金属壳体，再透射到混凝土结构中；

PZT传感器采集遇到损伤部位反射到金属壳体上的高能量应力波，并转换为电信号，由信号采集单元接收转换，并通过无线通信单元发送给外部监测系统进行分析处理。