压电材料由于具有灵敏度高、适用频带宽、机电转换效率高、质量小以及制作成本低廉等优良性能,成为目前智能材料与结构系统中发展最快、应用最广泛的智能材料之一.本文将PZT(P<,b>Z<,r>O<,3>-P<,b>T<,i>O<,3>,简称PZT)压电陶瓷片作为结构健康监测系统中的感知元件,对PZT片的传感机理、传感元件的制作及粘贴工艺、及其对疲劳裂纹及螺栓松动等损伤的监测进行较系统的研究.本文的主要研究内容包括:1.基于压电基本理论,介绍PZT应变感知机理和阻抗感知机理,以及PZT压电陶瓷感知元件的等效电路及其各种性能参数对PZT材料特性的影响;研究PZT感知元件的制作与粘贴工艺,建立包括信号采集与处理的PZT应变监测系统的软、硬件平台.2.通过试验,研究PZT片对金属结构疲劳裂纹损伤的监测.通过分析和比较PZT片信号时程变化特点,研究金属结构疲劳裂纹损伤发展的全过程,并定性确定损伤位置;分别使用快速傅立叶变换及小波变换技术对试件的频率信号进行分析比较,研究疲劳裂纹损伤发展过程中结构频率变化特征.3.通过试验,研究PZT片对金属结构螺栓松动损伤的监测.通过比较不同位置处的PZT片的应变响应,判别损伤的发生及其位置.通过上述研究,初步探讨PZT压电陶瓷片对金属结构疲劳裂纹和螺栓松动损伤监测的可行性,为实际工程应用提供实用和有效的技术与方法,促进PZT压电陶瓷片在结构健康监测中的应用.