專利名稱：一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法。
背景技術(shù)：
機(jī)敏水泥基材料在承受外力時(shí)，其自身的電阻會(huì)發(fā)生有規(guī)律的變化，從而可以監(jiān) 測(cè)自身的應(yīng)力、應(yīng)變、裂紋或損傷情況。因而在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、交通探測(cè)和軍事警戒等方面 具有良好的應(yīng)用前景。機(jī)敏水泥基材料主要通過摻加導(dǎo)電填料來獲得，其導(dǎo)電由水泥基材 料基體和導(dǎo)電填料一起來承擔(dān)，由于水泥基材料基體內(nèi)部存在大量的離子，這些離子在電 場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生遷移，從而產(chǎn)生極化現(xiàn)象。極化會(huì)導(dǎo)致機(jī)敏水泥基材料感知信號(hào)不穩(wěn)定， 通過交流測(cè)試的方法可以在一定程度上消除極化對(duì)感知信號(hào)的影響，但是交流測(cè)試比較復(fù) 雜，同時(shí)信號(hào)難以采集和處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決目前機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的采集方法復(fù)雜且難以處理的 問題，而提供一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法。該方法的具體步驟為步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方向 與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始感知信號(hào)；步驟三去除原始感知信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 感知信號(hào)。原始感知信號(hào)在極化作用的影響下會(huì)線性的增加，通過去掉原始感知信號(hào)的線性 增加項(xiàng)，可得到感知信號(hào)。本發(fā)明所述的感知信號(hào)為電壓信號(hào)或電阻信號(hào)。本發(fā)明的方法通過對(duì)直流電阻信號(hào)進(jìn)行后處理而提取在外力作用下的感知信號(hào)。 該方法具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)，可用于機(jī)敏水泥基材料、傳感器及其智能結(jié)構(gòu)中的感知信號(hào)處理。


圖1為具體實(shí)施方式
五中線性增加的趨勢(shì)量計(jì)算方法的示意圖；圖2為具體實(shí)施 方式九中機(jī)敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號(hào)與提取的感知信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示 意圖；圖3為具體實(shí)施方式
十中機(jī)敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號(hào)與提取的 感知信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；圖4為具體實(shí)施方式
十一中機(jī)敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得 的原始感知信號(hào)與提取的感知信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；圖5為具體實(shí)施方式
十二中機(jī)敏水 泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號(hào)與提取的感知信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；圖6為具 體實(shí)施方式十三中機(jī)敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號(hào)與提取的感知信號(hào)的對(duì) 應(yīng)關(guān)系示意圖；圖7為具體實(shí)施方式
十四中機(jī)敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信 號(hào)與提取的感知信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法的具體 步驟為 步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方向 與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始感知信號(hào)；步驟三去除原始感知信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 感知信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一所述的壓力的施加速度為任意值，壓力范圍只要在機(jī)敏水泥基 材料的可以承受的強(qiáng)度范圍均可。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種機(jī)敏水泥基材料的 感知信號(hào)的提取方法中的步驟一作進(jìn)一步說明，步驟一所述直流電流的電流范圍是0. 1 1安。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種機(jī)敏水泥基材料的 感知信號(hào)的提取方法作進(jìn)一步說明，所述的感知信號(hào)是電壓信號(hào)。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種機(jī)敏水泥基材料的 感知信號(hào)的提取方法作進(jìn)一步說明，所述的感知信號(hào)是電阻信號(hào)。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種機(jī)敏水泥基材料的 感知信號(hào)的提取方法作進(jìn)一步說明，如圖1所示，步驟三中的線性增加的趨勢(shì)量按照y = kx 計(jì)算，所述k= Ay/Δ χ，其中χ是以時(shí)間單位為軸原始感知信號(hào)在時(shí)間軸上的投影，y是原 始感知信號(hào)在X軸各個(gè)位置處的線性增加的趨勢(shì)量，ΔΧ是原始感知信號(hào)起始點(diǎn)與原始感 知信號(hào)終點(diǎn)之間橫坐標(biāo)的差值，Ay是原始感知信號(hào)終點(diǎn)與原始感知信號(hào)起始點(diǎn)之間縱坐 標(biāo)的差值。本實(shí)施方式所建立的坐標(biāo)系中，坐標(biāo)原點(diǎn)為原始感知信號(hào)的起始點(diǎn)，也可以取在 其他位置。如果坐標(biāo)原點(diǎn)取在其他位置，其線性增加的趨勢(shì)量按照相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法來計(jì)算。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知 信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方式 為以任意速度加載到一定壓力，再以任意速度卸載至壓力為0，施加壓力的方向與電流的方 向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電壓信號(hào)；步驟三去除原始電壓信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電壓信號(hào)。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知 信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方式 為以任意速度加載到一定壓力，再以任意速度卸載至壓力為0，施加壓力的方向與電流的方 向一致；
4
步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電阻信號(hào)。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知 信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方式 為以任意速度加載到一定壓力，再以任意速度卸載至壓力為0，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施 加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電壓信號(hào)；步驟三去除原始電壓信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電壓信號(hào)。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知 信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加0. 6安培的直流電流，施加 壓力的方式為以0. 10cm/min的速度加載到壓力2. 5兆帕，然后以0. 10cm/min的速度卸載 至壓力O兆帕，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電阻信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一中的機(jī)敏水泥基材料為機(jī)敏碳納米管水泥砂漿，是由碳納米 管、水泥、砂和水制成，碳納米管的重量為水泥重量的1%。如圖2所示，通過本實(shí)施方式的方法提取的感知信號(hào)和壓力具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，隨壓力增加，電阻可逆的減小，隨壓力減小，電阻可逆的增加。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知 信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加0. 8安培的直流電流，施加 壓力的方式為以0. 10cm/min的速度加載到壓力10兆帕，然后以0. 10cm/min的速度卸載至 壓力O兆帕，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電阻信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一中的機(jī)敏水泥基材料為機(jī)敏碳納米管水泥砂漿，是由碳納米 管、水泥、砂和水制成，碳納米管的重量為水泥重量的1%。如圖3所示，通過本實(shí)施方式的方法提取的感知信號(hào)和壓力具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，隨壓力增加，電阻可逆的減小，隨壓力減小，電阻可逆的增加。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感 知信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加0. 5安培的直流電流，施加 壓力的方式為以0. 10cm/min的速度加載到壓力6兆帕，然后以0. 10cm/min的速度卸載至壓力0兆帕，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電阻信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一中的機(jī)敏水泥基材料為機(jī)敏碳納米管水泥石，是由碳納米管、 水泥和水制成，碳納米管的重量為水泥重量的0. 1%。如圖4所示，通過本實(shí)施方式的方法提取的感知信號(hào)和壓力具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，隨壓力增加，電阻可逆的減小，隨壓力減小，電阻可逆的增加。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感 知信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加0. 1安培的直流電流，施加 壓力的方式為以隨機(jī)速度加載到一壓力水平，然后以與加載速度相同的速度卸載至壓力0 兆帕，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電阻信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一中的機(jī)敏水泥基材料為機(jī)敏碳納米管水泥石，是由碳納米管、 水泥和水制成，碳納米管的重量為水泥重量的0. 1%。如圖5所示，通過本實(shí)施方式的方法提取的感知信號(hào)和壓力具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，電阻的降低與加載幅值成比例關(guān)系。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感 知信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加0. 6安培的直流電流，施加 壓力的方式為以0. 10cm/min的速度加載到壓力2. 5兆帕，然后以0. 10cm/min的速度卸載 至壓力O兆帕，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的 電阻信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一中的機(jī)敏水泥基材料為機(jī)敏鎳粉水泥石，是由鎳粉、水泥和水 制成，鎳粉的重量為水泥重量的2倍。如圖6所示，通過本實(shí)施方式的方法提取的感知信號(hào)和壓力具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，隨壓力增加，電阻可逆的減小，隨壓力減小，電阻可逆的增加。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式是對(duì)采用本發(fā)明所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感 知信號(hào)的提取方法進(jìn)行感知信號(hào)提取過程的舉例說明步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加0. 8安培的直流電流，施加 壓力的方式為以0. 10cm/min的速度加載到壓應(yīng)力6兆帕，然后以0. 10cm/min的速度卸載 至壓應(yīng)力O兆帕，并且反復(fù)進(jìn)行重復(fù)加載，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始電阻信號(hào)；步驟三去除原始電阻信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的電阻信號(hào)。本實(shí)施方式步驟一中的機(jī)敏水泥基材料為機(jī)敏鎳粉水泥石，是由鎳粉、水泥和水 制成，鎳粉的重量為水泥重量的2倍。如圖7所示，通過本實(shí)施方式的方法提取的感知信號(hào)和壓力具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，隨壓力增加，電阻可逆的減小，隨壓力減小，電阻可逆的增加。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法，其特征在于該方法的具體步驟為 步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二 根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始感知信號(hào)；步驟三去除原始感知信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法，其特征在于， 步驟一所述直流電流的電流范圍是0. 1 1安。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法，其特征在于， 所述的感知信號(hào)是電壓信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法，其特征在于， 所述的感知信號(hào)是電阻信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法，其特征在于， 步驟三中的線性增加的趨勢(shì)量按照y = kx計(jì)算，所述k = Δ y/ Δ χ，其中χ是以時(shí)間單位為 軸原始感知信號(hào)在時(shí)間軸上的投影，y是原始感知信號(hào)在X軸各個(gè)位置處的線性增加的趨 勢(shì)量，Δχ是原始感知信號(hào)起始點(diǎn)與原始感知信號(hào)終點(diǎn)之間橫坐標(biāo)的差值，Ay是原始感知 信號(hào)終點(diǎn)與原始感知信號(hào)起始點(diǎn)之間縱坐標(biāo)的差值。
全文摘要
一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法，涉及一種機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的提取方法。本發(fā)明是要解決目前機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)的采集方法復(fù)雜且難以處理的問題。具體方法步驟一在機(jī)敏水泥基材料施加壓力的受力部分施加直流電流，施加壓力的方向與電流的方向一致；步驟二根據(jù)電流值的變化獲得受力部分的原始感知信號(hào)；步驟三去除原始感知信號(hào)中線性增加的趨勢(shì)量，即可提取到機(jī)敏水泥基材料的感知信號(hào)。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易行，應(yīng)用于信號(hào)處理領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01L1/18GK102135457SQ20111004286
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者余遜, 歐進(jìn)萍, 韓寶國(guó) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)