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　　在外力作用下，壓電材料表面將會產(chǎn)生極化電荷，電荷量與壓力成比例，這一現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng);在外電場作用下壓電體會產(chǎn)生機(jī)械形變，這一現(xiàn)象被稱為逆壓電效應(yīng)的機(jī)理是：具有壓電性的晶體對稱性較低，當(dāng)受到外力作用發(fā)生形變時，晶胞中正負(fù)離子的相對位移使正負(fù)電荷中心不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強(qiáng)度在表面法向上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時兩端面會出現(xiàn)導(dǎo)號電荷。反之，壓電材料在電場中發(fā)生極化時，會因電荷中心的位移導(dǎo)致材料變形。PZT壓電傳感器具有優(yōu)良的力電耦合性能，可實(shí)現(xiàn)力學(xué)信號與電學(xué)型號的相互轉(zhuǎn)換。利用PZT壓電傳感器檢測的電壓信號可以反映出機(jī)構(gòu)的健康狀況。其本構(gòu)關(guān)系方程式如(1)~(2)所示。

　　經(jīng)現(xiàn)成測試，PZT感應(yīng)鋼軌活動件開裂過程為高頻振動，通�？筛哌_(dá)100KHZ~1MHZ。能量譜密度(PSD)曲線能快速反映結(jié)構(gòu)在外加荷載激勵下的振動能量~頻率分布關(guān)系。裂縫的出現(xiàn)勢必伴隨著高頻能量的集中，因此，通過分析軌道在列車激勵下的PSD譜，即可推斷鋼軌可動件是否有裂縫出現(xiàn)。在白噪聲激勵下，PSD曲線呈現(xiàn)出較為光滑的下降趨勢，高頻區(qū)沒有出現(xiàn)局部的能量集中。這就意味著，在白噪聲激勵下，振動為低頻的結(jié)構(gòu)振動，說明此時沒有出現(xiàn)裂縫和損傷。

　　基于以上數(shù)據(jù)特征分析，有損無損數(shù)據(jù)特征明顯，該方法用于鋼軌傷損監(jiān)測是可行的。