CN111521642B - 预应力钢筒混凝土管预应力钢丝断裂检测的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压电传感技术的预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢丝断裂检测的装置及方法，在PCCP的钢筒和砂浆保护层的外表面设置锆钛酸铅系压电陶瓷片(PZT)，PZT用于发射信号及信号的接收，该信号以机械体波的形式在砂浆内进行传播。发射端的PZT压电陶瓷片被激发振动产生应力波之后在砂浆内部进行传播，当传播至预应力钢丝断裂处时，由于散射、绕射、反射等原因会造成应力波产生能量损失，当其最终传播至PZT压电陶瓷片接收端时，将会引起振动产生电信号。通过对比完好预应力钢丝情况下和预应力钢丝断裂情况下的电信号的幅值、波形、能量等物理量，确定预应力钢丝断裂的存在、位置及数量。本发明装置具备成本低、灵敏度高、稳定性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于压电传感技术的预应力钢丝断裂监测装置及方法。
背景技术
当前，针对预应力钢筒混凝土管道(PCCP)断丝检测及监测技术主要有敲击法、电磁涡流技术、声光纤传感技术。在工程实践中，敲击法太依赖于工程师的经验判断且精度不够比较耗时，电磁涡流技术应用普遍，精度高，速度较快，但受到接口处焊接钢板的影响往往会造成误判的情况产生，声光纤传感技术能达到实时监测的效果，但其需要在供水工作时才能监测到信号，并且受工作噪声的干扰及其他缺陷的影响，对于断丝信号的识别较为困难。基于以上几种技术的特点，开发一种检测速度快，且满足于预应力钢筒混凝土管供水工作状态和停水检修状态的新式断丝检测技术显得格外重要。
压电传感器凭借其成本低、检测精度高、稳定性好等特点已在土木工程领域如测定混凝土强度变化、钢筋混凝土结构健康监测和损伤检测、钢管混凝土结构应力检测与损伤识别等使用，而在预应力钢筒混凝土管断丝检测上却没有涉及。提出一种将压电传感技术应用于断丝检测的方案很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于压电传感技术的预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢丝断裂检测的装置及方法。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于压电传感技术的预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢丝断裂检测的装置，包括波形发生器、数据分析系统、动态数据采集系统、锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ。
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片设置到PCCP检测段的内部及表面，PCCP检测段为两端敞口且内部中空的管段，PCCP检测段包括内管芯混凝土、外管芯混凝土和砂浆保护层，内管芯混凝土为管壁的最内层，内管芯混凝土的外表面套设有钢筒，钢筒的外表面包裹有外管芯混凝土，外管芯混凝土的外表面缠绕有若干预应力钢丝，外管芯混凝土的外表面包裹有砂浆保护层。
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ黏贴在钢筒的外表面，每三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ分布在钢筒的同一横截面上，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ沿钢筒的周向等间距布置，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ组成一个压电陶瓷片组Ⅰ，N个压电陶瓷片组Ⅰ沿钢筒的轴向等间距布置，N≥1。
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ黏贴在砂浆保护层的外表面，每三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ分布在砂浆保护层的同一横截面上，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ沿砂浆保护层的周向等间距布置，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ组成一个压电陶瓷片组Ⅱ，N个压电陶瓷片组Ⅱ沿砂浆保护层的轴向等间距布置。每个所述压电陶瓷片组Ⅱ所在的平面上均存在一个压电陶瓷片组Ⅰ，同一平面上的三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ和三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ相互对应。
所述波形发生器与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ连接，该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ作为信号发射端，动态数据采集系统与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ连接，该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ作为信号接收端。所述波形发生器通过正弦信号激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ因应力波产生电信号，动态数据采集系统接收该电信号，并将电信号传送至数据分析系统进行数据储存和分析处理。
进一步，所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ上均设置有正负极接线头，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ的正负极接线头伸出砂浆保护层。
所述波形发生器与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ上的正负极接线头连接，动态数据采集系统与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ上的正负极接线头连接。
一种基于压电传感技术的预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢丝断裂检测的方法，基于上1所述的装置，包括以下步骤：
1)浇筑两个所述PCCP检测段的内管芯混凝土，并在每个内管芯混凝土的表面套设钢筒。
2)在每个所述钢筒的外表面黏贴若干锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ的正负极接线头具有预留长度。
3)在两个所述钢筒的外表面浇筑外管芯混凝土。
4)在一个所述外管芯混凝土的外表面缠绕若干连续预应力钢丝，在另一个外管芯混凝土的外表面缠绕若干断裂预应力钢丝。
5)在两个所述外管芯混凝土的外表面浇筑砂浆保护层，确保每个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ的正负极接线头伸出砂浆保护层，并在每个砂浆保护层的外表面黏贴若干锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ，从而制作出具有连续预应力钢丝的PCCP检测段和具有断裂预应力钢丝的PCCP检测段。
6)对具有所述连续预应力钢丝的PCCP检测段进行检测，波形发生器与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ连接，动态数据采集系统与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ连接，动态数据采集系统采集到所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ的位置信息。所述波形发生器激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ因应力波产生电信号，动态数据采集系统接收该电信号，并将电信号传送至数据分析系统进行数据储存和分析处理。
7)对具有所述断裂预应力钢丝的PCCP检测段进行检测，波形发生器与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ连接，动态数据采集系统与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ连接，动态数据采集系统采集到所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ的位置信息，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ之间存在断裂预应力钢丝。所述波形发生器激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ因应力波产生电信号，动态数据采集系统接收该电信号，并将电信号传送至数据分析系统进行数据储存和分析处理。
8)所述数据分析系统分别分析出电信号Ⅰ和电信号Ⅱ在两个PCCP检测段上传递时的幅值、波形和能量，电信号Ⅱ较电信号Ⅰ的幅值下降在10％以上时，确定断裂预应力钢丝的存在及位置。
进一步，步骤6)和7)均在所述PCCP检测段输水或停水的状态下实施。
本发明的有益效果在于：
1.通过对比应力波信号在损伤前后的变化，可以监测预应力钢丝的断裂情况；
2.本发明装置材料体积小，成本低，可操作性强；
3.本发明能在PCCP输水或停水的状态下进行检测，检测方法简单快捷，可检测出预应力钢丝断裂的位置、数量等，精准性高。
附图说明
图1为本发明的检测装置示意图；
图2为本发明的断丝检测原理图；
图3为无断丝与断三根试件应力波接收端信号频谱；
图4为无断丝与断三根试件应力波接收端信号幅值对比。
图中：波形发生器1、数据分析系统2、动态数据采集系统3、锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4、PCCP检测段5、内管芯混凝土501、钢筒502、外管芯混凝土503、预应力钢丝504、连续预应力钢丝5041、断裂预应力钢丝5042、砂浆保护层505、锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种基于压电传感技术的预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢丝断裂检测的装置，包括波形发生器1、数据分析系统2、动态数据采集系统3、锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6。所述数据分析系统2为笔记本工作站。
参见图1或2，若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片4设置到PCCP检测段5的内部及表面，PCCP检测段5为两端敞口且内部中空的管段，PCCP检测段5包括内管芯混凝土501、外管芯混凝土503和砂浆保护层505，内管芯混凝土501为管壁的最内层，内管芯混凝土501的外表面套设有钢筒502，钢筒502的外表面包裹有外管芯混凝土503，外管芯混凝土503的外表面缠绕有若干预应力钢丝504，外管芯混凝土503的外表面包裹有砂浆保护层505。
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4黏贴在钢筒502的外表面，每三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4分布在钢筒502的同一横截面上，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4沿钢筒502的周向等间距布置，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4组成一个压电陶瓷片组Ⅰ，N个压电陶瓷片组Ⅰ沿钢筒502的轴向等间距布置，N≥1。
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6黏贴在砂浆保护层505的外表面，每三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6分布在砂浆保护层505的同一横截面上，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6沿砂浆保护层505的周向等间距布置，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6组成一个压电陶瓷片组Ⅱ，N个压电陶瓷片组Ⅱ沿砂浆保护层505的轴向等间距布置。每个所述压电陶瓷片组Ⅱ所在的平面上均存在一个压电陶瓷片组Ⅰ，同一平面上的三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4和三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6相互对应。
所述波形发生器1与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6连接，该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6作为信号发射端，动态数据采集系统3与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4连接，该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4作为信号接收端。
所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4上均设置有正负极接线头，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4的正负极接线头伸出砂浆保护层505。所述波形发生器1与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6上的正负极接线头连接，动态数据采集系统3与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4上的正负极接线头连接。
所述波形发生器1通过正弦信号激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6振动，波形发生器1发出正弦信号的最佳类型和频率应在正式检测前进行试验确定，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4因应力波产生电信号，动态数据采集系统3接收该电信号，并将电信号通过以太网传送至数据分析系统2进行数据储存和分析处理。所述数据分析系统2对比分析应力波在砂浆保护层传递过程中的损耗，显示出锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4之间的预应力钢丝504的断丝情况。
实施例2：
本实施例公开了一种基于压电传感技术的预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢丝断裂检测的方法，基于权利要求1所述的装置，包括以下步骤：
1)浇筑两个所述PCCP检测段5的内管芯混凝土501，并在每个内管芯混凝土501的表面套设钢筒502。
2)在每个所述钢筒502的外表面黏贴若干锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4的正负极接线头具有预留长度。
3)在两个所述钢筒502的外表面浇筑外管芯混凝土503。
4)在一个所述外管芯混凝土503的外表面缠绕若干连续预应力钢丝5041，在另一个外管芯混凝土503的外表面缠绕若干断裂预应力钢丝5042。
5)在两个所述外管芯混凝土503的外表面浇筑砂浆保护层505，确保每个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4的正负极接线头伸出砂浆保护层505，并在每个砂浆保护层505的外表面黏贴若干锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6，从而制作出具有连续预应力钢丝5041的PCCP检测段5和具有断裂预应力钢丝5042的PCCP检测段5。
6)对具有所述连续预应力钢丝5041的PCCP检测段5进行检测，波形发生器1与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6连接，动态数据采集系统3与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4连接，动态数据采集系统3采集到所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4的位置信息。所述波形发生器1激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4因应力波产生电信号Ⅰ，动态数据采集系统3接收电信号Ⅰ，并将电信号Ⅰ传送至数据分析系统2进行数据储存和分析处理。
7)对具有所述断裂预应力钢丝5042的PCCP检测段5进行检测，波形发生器1与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6连接，动态数据采集系统3与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4连接，动态数据采集系统3采集到所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4的位置信息，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4之间存在断裂预应力钢丝5042。所述波形发生器1激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ6产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4因应力波产生电信号Ⅱ，动态数据采集系统3接收电信号Ⅱ，并将电信号Ⅱ传送至数据分析系统2进行数据储存和分析处理。
8)所述数据分析系统2分别分析出电信号Ⅰ和电信号Ⅱ在两个PCCP检测段5上传递时的幅值、波形和能量，电信号Ⅱ较电信号Ⅰ的幅值下降在10％以上时，确定断裂预应力钢丝5042的存在及位置。
步骤6)和7)均在所述PCCP检测段5输水或停水的状态下实施。当外界振动或者噪声较大时，需停止步骤6)和7)，待界振动或者噪声减弱后，免造成信号的干扰或误判。
所述电信号传播至断裂预应力钢丝5042处时，由于散射、绕射、反射等原因造成应力波发生变化，最终传递至锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ4，引起振动产生电信号。通过对比分析具有所述断裂预应力钢丝5042的PCCP检测段5和具有连续预应力钢丝5041的PCCP检测段5的电信号幅值、波形、能量来判断断丝的存在以及对应的数量。
参见图3，两次检测中，应力波接收端的信号能量均集中在选定的1kHz，外界干扰极小，确保试验的有效性。参见图4，对具有连续预应力钢丝5041的PCCP检测段5检测时，所采集的电荷量为15090PC，而对具有断裂预应力钢丝5042的PCCP检测段5检测时，所采集的电荷量为5110PC，信号幅值下降比例为66.1％，试验对比结果明显，证实了本发明装置及方法的可靠性。
Claims (3)
1.预应力钢筒混凝土管预应力钢丝断裂检测的装置，其特征在于：包括波形发生器(1)、数据分析系统(2)、动态数据采集系统(3)、锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)；
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片I(4)设置到PCCP检测段(5)的内部及表面，PCCP检测段(5)为两端敞口且内部中空的管段，PCCP检测段(5)包括内管芯混凝土(501)、外管芯混凝土(503)和砂浆保护层(505)，内管芯混凝土(501)为管壁的最内层，内管芯混凝土(501)的外表面套设有钢筒(502)，钢筒(502)的外表面包裹有外管芯混凝土(503)，外管芯混凝土(503)的外表面缠绕有若干预应力钢丝(504)，外管芯混凝土(503)的外表面包裹有砂浆保护层(505)；
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)黏贴在钢筒(502)的外表面，每三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)分布在钢筒(502)的同一横截面上，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)沿钢筒(502)的周向等间距布置，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)组成一个压电陶瓷片组Ⅰ，N个压电陶瓷片组Ⅰ沿钢筒(502)的轴向等间距布置，N≥1；
若干所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)黏贴在砂浆保护层(505)的外表面，每三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)分布在砂浆保护层(505)的同一横截面上，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)沿砂浆保护层(505)的周向等间距布置，这三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)组成一个压电陶瓷片组Ⅱ，N个压电陶瓷片组Ⅱ沿砂浆保护层(505)的轴向等间距布置；每个所述压电陶瓷片组Ⅱ所在的平面上均存在一个压电陶瓷片组Ⅰ，同一平面上的三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)和三个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)相互对应；
所述波形发生器(1)与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)连接，该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)作为信号发射端，动态数据采集系统(3)与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)连接，该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)作为信号接收端；所述波形发生器(1)通过正弦信号激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)因应力波产生电信号，动态数据采集系统(3)接收该电信号，并将电信号传送至数据分析系统(2)进行数据储存和分析处理；
所述锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)和锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)上均设置有正负极接线头，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)的正负极接线头伸出砂浆保护层(505)；
所述波形发生器(1)与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)上的正负极接线头连接，动态数据采集系统(3)与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)上的正负极接线头连接。
2.预应力钢筒混凝土管预应力钢丝断裂检测的方法，基于权利要求1所述的装置，其特征在于：包括以下步骤：
1)浇筑两个所述PCCP检测段(5)的内管芯混凝土(501)，并在每个内管芯混凝土(501)的表面套设钢筒(502)；
2)在每个所述钢筒(502)的外表面黏贴若干锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)的正负极接线头具有预留长度；
3)在两个所述钢筒(502)的外表面浇筑外管芯混凝土(503)；
4)在一个所述外管芯混凝土(503)的外表面缠绕若干连续预应力钢丝(5041)，在另一个外管芯混凝土(503)的外表面缠绕若干断裂预应力钢丝(5042)；
5)在两个所述外管芯混凝土(503)的外表面浇筑砂浆保护层(505)，确保每个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)的正负极接线头伸出砂浆保护层(505)，并在每个砂浆保护层(505)的外表面黏贴若干锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)，从而制作出具有连续预应力钢丝(5041)的PCCP检测段(5)和具有断裂预应力钢丝(5042)的PCCP检测段(5)；
6)对具有所述连续预应力钢丝(5041)的PCCP检测段(5)进行检测，波形发生器(1)与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)连接，动态数据采集系统(3)与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)连接，动态数据采集系统(3)采集到所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)的位置信息；所述波形发生器(1)激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)因应力波产生电信号Ⅰ，动态数据采集系统(3)接收电信号Ⅰ，并将电信号Ⅰ传送至数据分析系统(2)进行数据储存和分析处理；
7)对具有所述断裂预应力钢丝(5042)的PCCP检测段(5)进行检测，波形发生器(1)与一个锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)连接，动态数据采集系统(3)与该锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)对应的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)连接，动态数据采集系统(3)采集到所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)的位置信息，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)与锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)之间存在断裂预应力钢丝(5042)；所述波形发生器(1)激发所连接的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)振动，锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅱ(6)产生振动并生成应力波，信号接收端的锆钛酸铅系压电陶瓷片Ⅰ(4)因应力波产生电信号Ⅱ，动态数据采集系统(3)接收电信号Ⅱ，并将电信号Ⅱ传送至数据分析系统(2)进行数据储存和分析处理；
8)所述数据分析系统(2)分别分析出电信号Ⅰ和电信号Ⅱ在两个PCCP检测段(5)上传递时的幅值、波形和能量，电信号Ⅱ较电信号Ⅰ的幅值下降在10％以上时，确定断裂预应力钢丝(5042)的存在及位置。
3.根据权利要求2所述的预应力钢筒混凝土管预应力钢丝断裂检测的方法，其特征在于：步骤6)和7)均在所述PCCP检测段(5)输水或停水的状态下实施。
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