在外力作用下，压电材料表面将会产生极化电荷，电荷量与压力成比例，这一现象被称为压电效应;在外电场作用下压电体会产生机械形变，这一现象被称为逆压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现导号电荷。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。PZT压电传感器具有优良的力电耦合性能，可实现力学信号与电学型号的相互转换。利用PZT压电传感器检测的电压信号可以反映出机构的健康状况。其本构关系方程式如(1)~(2)所示。

　　经现成测试，PZT感应钢轨活动件开裂过程为高频振动，通常可高达100KHZ~1MHZ。能量谱密度(PSD)曲线能快速反映结构在外加荷载激励下的振动能量~频率分布关系。裂缝的出现势必伴随着高频能量的集中，因此，通过分析轨道在列车激励下的PSD谱，即可推断钢轨可动件是否有裂缝出现。在白噪声激励下，PSD曲线呈现出较为光滑的下降趋势，高频区没有出现局部的能量集中。这就意味着，在白噪声激励下，振动为低频的结构振动，说明此时没有出现裂缝和损伤。

　　基于以上数据特征分析，有损无损数据特征明显，该方法用于钢轨伤损监测是可行的。