基于压电陶瓷传感器的结构健康监测是目前土木领域的研究热点之一。因其具有制作工艺简单、耐久性好、抗干扰、灵敏度高、成本低廉等优点,使其在土木工程领域的结构健康监测方面备受关注。现阶段,对各种混凝土结构的可靠性和安全性提出了更高要求,因此需要对结构进行长期检测。本论文的研究为湖南省自然科学基金面上项目资助(2019JJ40313)的部分研究内容,基于压电智能材料的结构健康监测这个科研热点,主要进行了以下四个方面的理论分析和试验研究:(1)本文简要讨论了现有结构健康监测系统的内容和意义。随着科学技术的发展,为了满足结构健康监测的需要,出现了智能材料。因压电陶瓷传感器具有灵敏度高、价格低和响应快速,同时兼具传感和驱动双重功效的优势,本论文将其作为主要的研究方向。(2)为了提高压电陶瓷传感器的耐压性、耐久性以及大大降低其对温度和湿度的敏感程度,本文制作了一种被水泥砂浆包裹的压电陶瓷传感器,称其为“智能骨料”。并根据强度、尺寸、材料、场分布四个方面,简述了制作过程。本论文选取了埋入式将“智能骨料”与主体结合,并建立了埋入式厚向振动压电陶瓷的力学模型。(3)本试验在混凝土养护期间,对其进行了早期强度监测。首先,建立了基于能量波动法的早期强度监测物理模型,为后续研究提供理论根据;然后运用了 MATLAB工具对强度-信号能量进行曲线拟合,得出相关联系方程;最后分析试验数据以及实际试验情况,建立早期强度变化和信号能量之间的拟合方程,从而监测或者预测混凝土早期强度变化。(4)建立基于NI-USB-6363便携式采集器的压电陶瓷结构健康监测系统。依据连续小波变换理论提取和后处理由压电陶瓷传感器激发出的应力波信号的中心频率信号,并根据能量波动法原理确定损伤指标并计算损伤指数。由此得出试验结论,压电陶瓷传感器能够很好的反映出混凝土内应力波的传播规律,其能够应用于服役期钢筋混凝土结构的裂缝损伤监测。