基于压电阻抗技术和BP网络的结构健康监测

《基于压电阻抗技术和BP网络的结构健康监测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第4期2010年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆Astronautics基于压电阻抗技术和BP网络的结构健康监测沈星吕娟章建(南京航空航天大学航空宇航学院文王宁，南京，210016)V01．42No．4Aug．2010摘要：以装有多个螺栓和多片压电元件(PZT)的铝梁为实验对象，研究激励频率对PZT导纳值的影响以及PZT传感器感知较近螺栓松动与较远螺栓松动的灵敏性。构建BP网络，以各个螺栓分别松动时所测得的所有压电元件的导纳值作为网络的模式样本，

2、输入到神经网络进行训练。实验结果表明：PZT传感器的导纳谱能灵敏地反映结构状态的微小变化；且离松动螺栓近的PZT导纳谱的变化远大于离松动螺栓远的PZT的导纳谱的变化；对于同一PZT传感器，激励频率不同，其阻抗变化量不同；选取PZT阻抗值变化明显的频率点来构成神经网络输入向量，训练后的BP神经网络能够快速并精确地判断出松动的螺栓位置。关键词：压电阻抗技术；BP网络}螺检松动；结构健康监测；模式样本中图分类号：TP212；TU311文献标识码：A文章编号；1005—2615(2010)04—0418—05Experimentof

3、StructuralHealthMonitoringBasedonPiezoelectricImpedanceTechnologyandBPNetworkShenXing，LvJuan，ZhangJianwen，WangNing(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：AnaluminiumbeamfixedwithboltsandmountedbyPZTse

4、nsorsiSusedastheresearchex-ample．ThechangeofthepiezoelectricimpedanceinspiritedbydifferentfrequenciesoftheexcitedsignalisstudiedbyanalyzingthePZTimpedancespectrum．TheBPnetworkisconst．ructedbyClanguagecode．Experimentalresultsshowthatlooseningboltcanbedetectedbytheim

5、pedancechangesofPZTpatchesandhasmuchmoreinfluencesontheimpedanceofPZTpatchesnearbythanthosefaraway．ForthesamePZT，differentfrequenciesoftheexcitedsignalhasdifferentimpedancechanges．Theimpedancesensitiveto[requencyarechosenastheinputvectoroftheBPnetwork．Resultsshowth

6、atasthenumberoftrainingpatternsamplesbecomeslarger，thetrainingtimeofBPnetworkincreasesandtheconvergentvelocitydecreases．ThetrainedBPnetworkdevelopedbysensitiveinputvectorscanquicklydiagnoselooseningbolt．Keywords：piezoelectricimpedancetechnology；backpropagationnetwo

7、rk；loosening—bolt；structurehealthmonitoring；patternsamples近年来，因压电陶瓷片(如PZT等)有体积小，重量轻，价格便宜，与结构的耦合性好并且可同时用作传感器和驱动器‘1‘3】，可实现无损、实时、在线检测，可以置于结构复杂、隐蔽的部位并对结构的微小损伤敏感等优点，压电阻抗传感技术在结构健康监测领域得到了广泛的关注。压电阻抗传感技术始于20世纪90年代h副，由于有着上述那些传统检测方法(如微波、射线、电磁检测等)无法与之比拟的优点，因此在结构健康检测领域中的应用越来越广泛

8、。基金项目：国家自然科学基金(50802043；50911140286)资助项目．收稿日期：2010—02．22；修订日期：2010-03—24作者简介：沈星，男，教授，博士生导师．1975年2月生，E—mail：shenx@nuaa．edu．cn．第4期沈星，等：基于压电阻抗技术和BP网