1、水泥基壓電復合材料具有良好的壓電性能，并且與混凝土結構的聲阻抗相匹配，得到了人們的廣泛關注。但是由于單一壓電陶瓷具有橫觀各向同性，使得切割-澆注法制備得到的普通水泥基壓電復合材料具有各向同性的特點，在平面內等靈敏度地接收不同方向的應力波，不能夠對應力波的方向進行有效辨別。
　　 本文以PZT-5壓電陶瓷為壓電相，聚合物/水泥為基體，采用切割-澆注和排列-澆注相結合的方法制備了1-3型正交異性聚合物/水泥基壓電復合材料，測試研究了

2、壓電性能和正交異性特性。結果表明，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)遠遠大于壓電陶瓷和1-3型壓電復合材料的壓電應變常數(shù)。壓電陶瓷和1-3型壓電復合材料在正交方向上接收到的信號保持一致，表現(xiàn)同性;而1-3型正交異性壓電復合材料在正交方向上接收到的信號幅值明顯不同，大約為2倍的關系，表現(xiàn)明顯的正交異性。
　　 討論了基體配合比、壓電陶瓷體積分數(shù)、壓電相長寬比、柱高、電極寬度以及電極數(shù)目對1-3型正交異性聚合物/水泥基壓電復

3、合材料的性能影響，結果表明，隨著基體中水泥質量分數(shù)的增加，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)逐漸增大，并且不同基體配合比的壓電復合材料均表現(xiàn)出正交異性;隨著壓電陶瓷體積分數(shù)的增加，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)逐漸增大，并且不同壓電陶瓷體積分數(shù)的壓電復合材料均表現(xiàn)出明顯的正交異性;隨著壓電相長寬比的增大，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)逐漸增大，當長寬比大于2時，壓電復合材料表現(xiàn)出明顯的正交異性;隨著壓電陶

4、瓷柱高的增加，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)變化不大，但是不同柱高的壓電復合材料均表現(xiàn)出明顯的正交異性;隨著電極寬度的增加，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)逐漸減小，不同電極寬度的壓電復合材料均表現(xiàn)出正交異性;隨著電極數(shù)目的增加，1-3型正交異性壓電復合材料的壓電應變常數(shù)逐漸增大，當電極數(shù)目大于2時，壓電復合材料表現(xiàn)明顯的正交異性。
　　 研究了1-3型正交異性壓電復合材料的平面信號響應以及信號衰減，結果表

5、明，隨著測試角度的增加，壓電陶瓷和1-3型壓電復合材料在平面內接收到的信號幅值和信號電壓值保持不變，等靈敏度地接收平面內的信號，顯示各向同性;1-3型正交異性壓電復合材料在平面內接收到的信幅值和信號電壓值均呈現(xiàn)“余弦”曲線的趨勢，顯示各向異性。隨著測試距離的增加，1-3型正交異性壓電復合材料在平面內接收到的信號幅值和信號電壓值逐漸減小，減小的趨勢以指數(shù)函數(shù)的形式逐漸變緩;1-3型正交異性壓電復合材料可測試的最遠距離為1200 mm;1-

6、3型正交異性壓電復合材料在混凝土試塊上的接收到的信號幅值比瓷磚和鋁板上的小，這是由于混凝土試塊的表面比較粗糙，結構更為復雜。
　　 以1-3型正交異性壓電復合材料為壓電元件，采用環(huán)氧樹脂、水泥和鎢粉的混合物作為匹配層，環(huán)氧樹脂和水泥的混合物作為背襯層，以銀漿為屏蔽材料進行屏蔽處理，制備得到正交異性壓電傳感器，并對其性能進行了研究。結果表明，正交異性壓電傳感器具有明顯的正交異性，較高的靈敏度和較寬的帶寬。利用正交異性壓電傳感器對混