專利名稱：一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法。
背景技術(shù)：
機敏水泥基材料在承受外力時，其自身的電阻會發(fā)生有規(guī)律的變化，從而可以監(jiān) 測自身的應(yīng)力、應(yīng)變、裂紋或損傷情況。因而在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、交通探測和軍事警戒等方面 具有良好的應(yīng)用前景。機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 場作用下會發(fā)生遷移，從而產(chǎn)生極化現(xiàn)象。極化會導(dǎo)致機敏水泥基材料感知信號不穩(wěn)定， 通過交流測試的方法可以在一定程度上消除極化對感知信號的影響，但是交流測試比較復(fù) 雜，同時信號難以采集和處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決目前機敏水泥基材料的感知信號的采集方法復(fù)雜且難以處理的 問題，而提供一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法。該方法的具體步驟為步驟一在機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；步驟三去除原始感知信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 感知信號。原始感知信號在極化作用的影響下會線性的增加，通過去掉原始感知信號的線性 增加項，可得到感知信號。本發(fā)明所述的感知信號為電壓信號或電阻信號。本發(fā)明的方法通過對直流電阻信號進(jìn)行后處理而提取在外力作用下的感知信號。 該方法具有簡單易行的特點，可用于機敏水泥基材料、傳感器及其智能結(jié)構(gòu)中的感知信號處理。
圖1為具體實施方式
五中線性增加的趨勢量計算方法的示意圖；圖2為具體實施 方式九中機敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號與提取的感知信號的對應(yīng)關(guān)系示 意圖；圖3為具體實施方式
十中機敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號與提取的 感知信號的對應(yīng)關(guān)系示意圖；圖4為具體實施方式
十一中機敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得 的原始感知信號與提取的感知信號的對應(yīng)關(guān)系示意圖；圖5為具體實施方式
十二中機敏水 泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號與提取的感知信號的對應(yīng)關(guān)系示意圖；圖6為具 體實施方式十三中機敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信號與提取的感知信號的對 應(yīng)關(guān)系示意圖；圖7為具體實施方式
十四中機敏水泥基材料所受應(yīng)力、獲得的原始感知信 號與提取的感知信號的對應(yīng)關(guān)系示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法的具體 步驟為 步驟一在機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；步驟三去除原始感知信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 感知信號。本實施方式步驟一所述的壓力的施加速度為任意值，壓力范圍只要在機敏水泥基 材料的可以承受的強度范圍均可。
具體實施方式
二本實施方式是對具體實施方式
一所述的一種機敏水泥基材料的 感知信號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。
具體實施方式
三本實施方式是對具體實施方式
一所述的一種機敏水泥基材料的 感知信號的提取方法作進(jìn)一步說明，所述的感知信號是電壓信號。
具體實施方式
四本實施方式是對具體實施方式
一所述的一種機敏水泥基材料的 感知信號的提取方法作進(jìn)一步說明，所述的感知信號是電阻信號。
具體實施方式
五本實施方式是對具體實施方式
一所述的一種機敏水泥基材料的 感知信號的提取方法作進(jìn)一步說明，如圖1所示，步驟三中的線性增加的趨勢量按照y = kx 計算，所述k= Ay/Δ χ，其中χ是以時間單位為軸原始感知信號在時間軸上的投影，y是原 始感知信號在X軸各個位置處的線性增加的趨勢量，ΔΧ是原始感知信號起始點與原始感 知信號終點之間橫坐標(biāo)的差值，Ay是原始感知信號終點與原始感知信號起始點之間縱坐 標(biāo)的差值。本實施方式所建立的坐標(biāo)系中，坐標(biāo)原點為原始感知信號的起始點，也可以取在 其他位置。如果坐標(biāo)原點取在其他位置，其線性增加的趨勢量按照相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法來計算。
具體實施方式
六本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感知 信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電壓信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電壓信號。
具體實施方式
七本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感知 信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；
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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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電阻信號。
具體實施方式
八本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感知 信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電壓信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電壓信號。
具體實施方式
九本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感知 信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電阻信號。本實施方式步驟一中的機敏水泥基材料為機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，通過本實施方式的方法提取的感知信號和壓力具有良好的對應(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。
具體實施方式
十本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感知 信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電阻信號。本實施方式步驟一中的機敏水泥基材料為機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，通過本實施方式的方法提取的感知信號和壓力具有良好的對應(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。
具體實施方式
十一本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感 知信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電阻信號。本實施方式步驟一中的機敏水泥基材料為機敏碳納米管水泥石，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，通過本實施方式的方法提取的感知信號和壓力具有良好的對應(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。
具體實施方式
十二 本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感 知信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電阻信號。本實施方式步驟一中的機敏水泥基材料為機敏碳納米管水泥石，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，通過本實施方式的方法提取的感知信號和壓力具有良好的對應(yīng)關(guān) 系，電阻的降低與加載幅值成比例關(guān)系。
具體實施方式
十三本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感 知信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的 電阻信號。本實施方式步驟一中的機敏水泥基材料為機敏鎳粉水泥石，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，通過本實施方式的方法提取的感知信號和壓力具有良好的對應(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。
具體實施方式
十四本實施方式是對采用本發(fā)明所述的一種機敏水泥基材料的感 知信號的提取方法進(jìn)行感知信號提取過程的舉例說明步驟一在機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；步驟三去除原始電阻信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的電阻信號。本實施方式步驟一中的機敏水泥基材料為機敏鎳粉水泥石，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，通過本實施方式的方法提取的感知信號和壓力具有良好的對應(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
1.一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法，其特征在于該方法的具體步驟為 步驟一在機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；步驟三去除原始感知信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的感知信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法，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所述的一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法，其特征在于， 所述的感知信號是電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法，其特征在于， 所述的感知信號是電阻信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法，其特征在于， 步驟三中的線性增加的趨勢量按照y = kx計算，所述k = Δ y/ Δ χ，其中χ是以時間單位為 軸原始感知信號在時間軸上的投影，y是原始感知信號在X軸各個位置處的線性增加的趨 勢量，Δχ是原始感知信號起始點與原始感知信號終點之間橫坐標(biāo)的差值，Ay是原始感知 信號終點與原始感知信號起始點之間縱坐標(biāo)的差值。
全文摘要
一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法，涉及一種機敏水泥基材料的感知信號的提取方法。本發(fā)明是要解決目前機敏水泥基材料的感知信號的采集方法復(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；步驟三去除原始感知信號中線性增加的趨勢量，即可提取到機敏水泥基材料的感知信號。本發(fā)明的方法簡單易行，應(yīng)用于信號處理領(lǐng)域。
文檔編號G01L1/18GK102135457SQ20111004286
公開日2011年7月27日 申請日期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 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)