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使用压电陶瓷传感器检测海底螺栓连接的触控主动传感方法的可行性研究( Feasibility study of a touch-enabled active sensing approach to inspecting subsea bolted connections using piezoceramic transducers )
J Jiang SCM Ho T Tippitt Z Chen G Song
绵延数英里的管道通过大量的螺栓连接连接在一起。但是，每一个螺栓连接都代表一个可能发生泄漏的漏洞点。在海底环境中，泄漏会扩散得更远，对经济和环境造成更大的灾难。提出并探索了许多结构健康监测方法。然而，大多数监测方法要求在要监测的结构上永久安装传感器，这对海底位置来说可能很困难。本文提出了一种基于压电传感器的接触式主动传感方法来检测海底螺栓连接，而不需要在结构上永久安装传感器。所提出的方法还旨在与水下机器人系统进行简单的集成，如用于螺栓连接检查的遥控潜水器(ROV)。为了研究该方法的可行性，设计并制作了一个弹簧加载C-夹具形状的装置，该装置模拟了装有一对压电传感器的两个机器人手指。两个压电传感器安装在两个机器人手指的内表面。此外，一对永久磁铁用于确保传感器和螺栓连接的两个表面之间的暂时而恒定的耦合，一旦接触。这样，一个压电换能器产生穿过连接界面传播的应力波，另一个PZT换能器检测传播的应力波。通过对接收到的应力波信号进行频谱分析和小波包变换，可以得到连接的状态。在空气和盐水（3.5%盐度）中对不同扭矩的螺栓连接进行了实验研究，结果表明，所提出的接触式主动传感技术在水下螺栓连接检测中是有效的。
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