專利名稱：基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到結構疲勞損傷和斷裂技術領域，更確切的說是一種在線監(jiān)測裂紋等活性缺陷的無損檢測技術領域，該系統(tǒng)可以廣泛應用于機械(尤其是起重機械)結構的健康監(jiān)測和診斷評價。
背景技術：
起重機械是主要工業(yè)行業(yè)的“骨干”，廣泛應用于冶金、化工、電力、港口、建筑、制造業(yè)等各個領域。為了提高作業(yè)效率，起重機已經(jīng)向大型化、高速化、高效化和低故障率發(fā)展。起重機械在漫長的服役過程中承受著載荷作用、疲勞和材料老化等不利因素影響，而且長期連續(xù)工作在比較惡劣的環(huán)境中，這些都極大地增加了設備結構產生疲勞損傷和裂紋的可能性。聲發(fā)射監(jiān)測技術是監(jiān)測結構活性缺陷(如裂紋等)的比較好的技術手段，但由于起重機械的工作現(xiàn)場比較復雜，環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的信號傳輸方法具有傳輸距離有限、易受干擾等缺點，這就給傳統(tǒng)的聲發(fā)射監(jiān)測帶來了困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于設計開發(fā)一種能夠開展遠距離結構活性缺陷監(jiān)測的系統(tǒng)解決上述問題。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下—種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感裝置，用于監(jiān)測被測物體的聲發(fā)射信號以及將聲信號轉換為電信號；光纖傳輸裝置，所述光纖傳輸裝置包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端與所述聲發(fā)射傳感裝置相連并且將所述聲發(fā)射傳感裝置傳來的電信號經(jīng)過信號調理和模數(shù)轉換后轉變?yōu)閿?shù)字信號，并將其調制成光信號通過光纖傳輸至所述接收端，所述接收端通過光電解調模塊將光信號還原為電信號；數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置與所述光纖傳輸裝置的所述接收端相連接，將包含了由所述聲發(fā)射傳感裝置從現(xiàn)場采集的所述聲發(fā)射信號的所述電信號進行數(shù)據(jù)分析，拾取損傷信息，并最終生成處理結果。所述聲發(fā)射傳感裝置包括聲發(fā)射傳感器，所述聲發(fā)射傳感器設置于被測物體的待測部位，所述聲發(fā)射傳感器用于檢測所述待測部位所產生的聲發(fā)射信號。所述光纖傳輸裝置的所述發(fā)送端包括信號調理模塊、模數(shù)轉換模塊和電光調制模塊，所述接收端包括光電解調模塊；所述聲發(fā)射傳感器連接所述信號調理模塊，所述信號調理模塊再依次連接所述模數(shù)轉換模塊、所述電光調制模塊，所述電光調制模塊，再通過光纖連接到所述光電解調模塊，所述光電解調模塊連接所述數(shù)據(jù)處理裝置；所述信號調理模塊，用于對采集的電信號進行濾波、放大等處理；所述模數(shù)轉換模塊，用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號，為電光調制做準備；所述電光調制模塊，用于將數(shù)字信號調制成光信號，為光纖傳輸做準備；
所述光電解調模塊，用于將光信號解調成電信號，為數(shù)據(jù)處理做準備。所述數(shù)據(jù)處理裝置包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊將包含了由所述聲發(fā)射傳感器從現(xiàn)場采集的聲發(fā)射信號的所述電信號進行數(shù)據(jù)分析，拾取損傷信息，并最終生成
處理結果。所述聲發(fā)射傳感器通過同軸電纜連接所述信號調理模塊。一種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測方法，包括步驟如下步驟一、在起重機械結構待測部位布置聲發(fā)射傳感裝置；步驟二、將聲發(fā)射傳感裝置連接到光纖傳輸裝置的發(fā)送端；步驟三、將傳輸光纖布設在規(guī)劃好的路徑上，所述傳輸光纖連接所述光纖傳輸裝置的發(fā)送端和接收端； 步驟四、將所述聲發(fā)射傳輸裝置的所述接收端連接到數(shù)據(jù)處理裝置；步驟五、運行所述數(shù)據(jù)處理裝置中的聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)軟件，最后生成監(jiān)測結果。在步驟二中，通過同軸電纜將聲發(fā)射傳感裝置連接到光纖傳輸裝置的發(fā)送端；在步驟四中，通過同軸電纜將所述聲發(fā)射傳輸裝置的所述接收端連接到數(shù)據(jù)處理
>J-U ρ α裝直。本發(fā)明的優(yōu)點在于1，本發(fā)明受工作現(xiàn)場復雜惡劣環(huán)境的影響小，抗干擾能力強，監(jiān)測準確。2，本發(fā)明能夠開展遠距離的結構活性缺陷監(jiān)測，易形成網(wǎng)絡監(jiān)測，適用于遠距離監(jiān)測，監(jiān)測過程安全。I，本發(fā)明結構簡單，制造成本低廉。


圖I為本發(fā)明實施例的基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)的結構框圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清晰明確，下面結合實施方式和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖I所示的一種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感裝置以及光纖傳輸裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；所述聲發(fā)射傳感裝置，用于監(jiān)測被測物體的聲發(fā)射信號以及將聲信號轉換為電信號，包括聲發(fā)射傳感器，設置于被測物體的待測部位，用于檢測所述待測部位所產生的聲發(fā)射信號；所述光纖傳輸裝置包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端包括信號調理模塊、模數(shù)轉換模塊和電光調制模塊，所述接收端包括光電解調模塊；所述信號調理模塊，用于對采集的信號進行濾波、放大等處理；所述模數(shù)轉換模塊，用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號，為電光調制做準備；所述電光調制模塊，用于將數(shù)字信號調制成光信號，為光纖傳輸做準備；所述光電解調模塊，用于將光信號解調成電信號，為數(shù)據(jù)處理做準備，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括數(shù)據(jù)處理模塊；
所述聲發(fā)射傳感器通過同軸電纜連接所述信號調理模塊，所述信號調理模塊再依次連接所述模數(shù)轉換模塊、所述電光調制模塊，所述電光調制模塊通過光纖連接所述光電解調模塊，所述光電解調模塊連接所述數(shù)據(jù)處理裝置。使用時，所述發(fā)送端將所述聲發(fā)射傳感裝置傳來的電信號經(jīng)過信號調理和模數(shù)轉換后轉變?yōu)閿?shù)字信號，并將其調制成光信號通過光纖傳輸至所述接收端，所述接收端通過光電解調模塊將光信號還原為電信號；所述數(shù)據(jù)處理裝置與所述光纖傳輸裝置的所述接收端相連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊將包含了從現(xiàn)場采集的所述聲發(fā)射信號的所述電信號進行數(shù)據(jù)分析，拾取損傷信息，并最終生成處理結果。本發(fā)明實施例將聲發(fā)射傳感裝置固定到起重機械結構待測部位(根據(jù)力學分析判斷所得出的可能發(fā)生局部損傷的位置)，通過同軸電纜將其連接到光纖傳輸裝置(光纖傳輸裝置通過電池供電或220V交流電供電)，最后通過數(shù)據(jù)處理裝置便可以在本地計算機上得到起重機械結構待測部位的損傷情況。圖I是依據(jù)信號處理過程繪制的聲發(fā)射傳感器將聲信號轉換為微弱電信號，通過同軸電纜將電信號傳輸?shù)焦饫w傳輸裝置；光纖傳輸裝置的信號處理過程電信號經(jīng)過信 號調理模塊進行濾波、放大等處理后，由模數(shù)轉換模塊將模擬信號轉換為數(shù)字信號，電光調制模塊用于將數(shù)字信號調制成光信號為光纖傳輸做準備，光電解調模塊用于將光信號解調成電信號為數(shù)據(jù)處理做準備。以下將采用該監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測的方法詳細描述如下一種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測方法，包括步驟步驟一、在起重機械結構待測部位布置聲發(fā)射傳感裝置；步驟二、通過同軸電纜將聲發(fā)射傳感裝置連接到光纖傳輸裝置的發(fā)送端；步驟三、將傳輸光纖布設在規(guī)劃好的路徑上，所述傳輸光纖連接所述光纖傳輸裝置的發(fā)送端和接收端；步驟四、通過同軸電纜將所述光纖傳輸裝置的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理裝置；步驟五、運行所述數(shù)據(jù)處理裝置中的聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)軟件，最后生成監(jiān)測結果。以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本發(fā)明，但本領域技術人員應該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 聲發(fā)射傳感裝置，用于監(jiān)測被測物體的聲發(fā)射信號以及將聲信號轉換為電信號； 光纖傳輸裝置，所述光纖傳輸裝置包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端與所述聲發(fā)射傳感裝置相連并且將所述聲發(fā)射傳感裝置傳來的電信號經(jīng)過信號調理和模數(shù)轉換后轉變?yōu)閿?shù)字信號，并將其調制成光信號通過光纖傳輸至所述接收端，所述接收端通過光電解調模塊將光信號還原為電信號； 數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置與所述光纖傳輸裝置的所述接收端相連接，將包含了由所述聲發(fā)射傳感裝置從現(xiàn)場采集的所述聲發(fā)射信號的所述電信號進行數(shù)據(jù)分析，拾取損傷信息，并最終生成處理結果。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述聲發(fā)射傳感裝置包括聲發(fā)射傳感器，所述聲發(fā)射傳感器設置于被測物體的待測部位，所述聲發(fā)射傳感器用于檢測所述待測部位所產生的聲發(fā)射信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖傳輸裝置的所述發(fā)送端包括信號調理模塊、模數(shù)轉換模塊和電光調制模塊，所述接收端包括光電解調模塊；所述聲發(fā)射傳感器連接所述信號調理模塊，所述信號調理模塊再依次連接所述模數(shù)轉換模塊、所述電光調制模塊，所述電光調制模塊，再通過光纖連接到所述光電解調模塊，所述光電解調模塊連接所述數(shù)據(jù)處理裝置； 所述信號調理模塊，用于對采集的電信號進行濾波、放大等處理； 所述模數(shù)轉換模塊，用于將模擬信號轉換為數(shù)字信號，為電光調制做準備； 所述電光調制模塊，用于將數(shù)字信號調制成光信號，為光纖傳輸做準備； 所述光電解調模塊，用于將光信號解調成電信號，為數(shù)據(jù)處理做準備。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊將包含了由所述聲發(fā)射傳感器從現(xiàn)場采集的聲發(fā)射信號的所述電信號進行數(shù)據(jù)分析，拾取損傷信息，并最終生成處理結果。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述聲發(fā)射傳感器通過同軸電纜連接所述信號調理模塊。
6.一種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測方法，其特征在于，包括步驟如下 步驟一、在起重機械結構待測部位布置聲發(fā)射傳感裝置； 步驟二、將聲發(fā)射傳感裝置連接到光纖傳輸裝置的發(fā)送端； 步驟三、將傳輸光纖布設在規(guī)劃好的路徑上，所述傳輸光纖連接所述光纖傳輸裝置的發(fā)送端和接收端； 步驟四、將所述聲發(fā)射傳輸裝置的所述接收端連接到數(shù)據(jù)處理裝置； 步驟五、運行所述數(shù)據(jù)處理裝置中的聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)軟件，最后生成監(jiān)測結果。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測方法,其特征在于在步驟二中，通過同軸電纜將聲發(fā)射傳感裝置連接到光纖傳輸裝置的發(fā)送端； 在步驟四中，通過同軸電纜將所述聲發(fā)射傳輸裝置的所述接收端連接到數(shù)據(jù)處理裝置。
全文摘要
一種基于非本征型光纖聲發(fā)射的局部損傷監(jiān)測系統(tǒng)及其方法，系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感裝置，用于監(jiān)測被測物體的聲發(fā)射信號以及將聲信號轉換為電信號；光纖傳輸裝置，發(fā)送端與聲發(fā)射傳感裝置相連并且將聲發(fā)射傳感裝置傳來的電信號經(jīng)過信號調理和模數(shù)轉換后轉變?yōu)閿?shù)字信號，并將其調制成光信號通過光纖傳輸至接收端，接收端通過光電解調模塊將光信號還原為電信號；數(shù)據(jù)處理裝置將包含了由聲發(fā)射傳感裝置從現(xiàn)場采集的聲發(fā)射信號的電信號進行數(shù)據(jù)分析，拾取損傷信息，并最終生成處理結果。本發(fā)明受工作現(xiàn)場復雜惡劣環(huán)境的影響小，抗干擾能力強，監(jiān)測準確；能夠開展遠距離的結構活性缺陷監(jiān)測，易形成網(wǎng)絡監(jiān)測，適用于遠距離監(jiān)測，監(jiān)測過程安全。
文檔編號G01N29/14GK102830176SQ201110163859
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權日2011年6月17日
發(fā)明者丁克勤, 趙娜, 鄔代軍 申請人:中國特種設備檢測研究院