[發(fā)明專利]壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)和安裝方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910103936.6
• 申請(qǐng)日: 2009-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101561430A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張奔牛;周志祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/38
• 分類號(hào): G01N33/38;G01N27/00;G01L1/16;G01B7/004;G01B7/04
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 謝殿武

1.壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括由多條相互絕緣的機(jī)敏線 (1)交叉組成的仿生監(jiān)測(cè)單元，所述仿生監(jiān)測(cè)單元緊密粘貼于待監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)上構(gòu) 成平面坐標(biāo)系的機(jī)敏神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于：還包括信號(hào)處理裝置(2)，所述 機(jī)敏線(1)接入信號(hào)處理裝置(2)的多路選擇單元形成回路；所述每條機(jī)敏 線(1)上至少連接有一個(gè)壓電傳感器元件(3)，多個(gè)壓電傳感器元件(3)組 成緊密布置于待監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)上的壓電傳感陣列；

還包括上位計(jì)算機(jī)(7)，所述信號(hào)處理裝置(2)的信號(hào)輸出端與上位計(jì)算 機(jī)(7)的通信端口相聯(lián)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于：所述機(jī)敏線(1)由兩根以上直徑不同且表面絕緣的導(dǎo)線組成，所有導(dǎo)線的 一端聚集形成信號(hào)輸入總線(5)，另一端聚集形成信號(hào)輸出總線(6)，所述信 號(hào)輸入總線(5)與信號(hào)輸出總線(6)分別連接于信號(hào)處理裝置(2)的與之對(duì) 應(yīng)的多路選擇單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于：所述機(jī)敏線(1)上設(shè)置有專用于傳輸壓電傳感器元件(3)的壓電信號(hào)的 壓電導(dǎo)線(4)，所述壓電導(dǎo)線(4)與壓電傳感器元件(3)相連后再與信號(hào)處 理裝置(2)的相應(yīng)端口相連形成信號(hào)回路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于：還包括總線保護(hù)裝置(8)，所述信號(hào)輸入總線(5)和信號(hào)輸出總線(6) 設(shè)置在總線保護(hù)裝置(8)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)密封。

5.一種權(quán)利要求1所述的壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方 法，其特征在于：包括以下步驟：

1)在上位計(jì)算機(jī)中根據(jù)仿生監(jiān)測(cè)單元和壓電陣列建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系；

2)通過(guò)信號(hào)處理裝置檢測(cè)、接收和處理由各個(gè)壓電傳感器元件發(fā)出的壓電 信號(hào)以及經(jīng)機(jī)敏線傳輸進(jìn)來(lái)的檢測(cè)信號(hào)，判斷所有機(jī)敏線是否導(dǎo)通，如果存在 斷線，進(jìn)入步驟3)；如果導(dǎo)通正常，則將接收到的各壓電信號(hào)與正常值進(jìn)行比 較，判斷是否存在變化，如果變化程度在正常范圍內(nèi)，則返回檢測(cè)的初始狀態(tài)； 如果變化程度不在正常范圍內(nèi)，通過(guò)壓電陣列測(cè)量的表面應(yīng)力場(chǎng)數(shù)據(jù)和上位計(jì) 算機(jī)自帶數(shù)據(jù)庫(kù)及相應(yīng)數(shù)據(jù)分析算法，通過(guò)反演得到相關(guān)基礎(chǔ)信息，所述基礎(chǔ) 信息至少包括結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)和結(jié)構(gòu)承載能力數(shù)據(jù)；記錄下相關(guān)基礎(chǔ)信息和檢 測(cè)時(shí)間后，進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)周期；

3)如果存在斷線，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)系記錄斷線的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)位置和斷線時(shí)間； 上位計(jì)算機(jī)通過(guò)斷裂的機(jī)敏線得到結(jié)構(gòu)裂縫的表面狀態(tài)信息，根據(jù)結(jié)構(gòu)裂縫的 表面狀態(tài)信息，在坐標(biāo)系中計(jì)算出裂縫的位置和形狀，并結(jié)合由壓電陣列測(cè)量 的表面應(yīng)力場(chǎng)數(shù)據(jù)和上位計(jì)算機(jī)自帶數(shù)據(jù)庫(kù)及相應(yīng)數(shù)據(jù)分析算法，測(cè)算出結(jié)構(gòu) 內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)，再在已知結(jié)構(gòu)裂縫的表面狀態(tài)信息和內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)的情況下計(jì)算出 結(jié)構(gòu)裂縫的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)，所述結(jié)構(gòu)裂縫的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)至少包括裂縫的深度 和延伸面積。

6.如權(quán)利要求5所述的壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法， 其特征在于：還包括步驟4)和步驟5)：

4)根據(jù)斷裂的機(jī)敏線的直徑和裂縫寬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到裂縫的寬度信息， 并將裂縫信息存儲(chǔ)進(jìn)上位計(jì)算機(jī)；根據(jù)新增的斷裂機(jī)敏線的位置和數(shù)量，計(jì)算 已有裂縫的發(fā)展?fàn)顩r和新增裂縫的發(fā)生狀況；

5)將測(cè)得的裂縫寬度、長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)裂縫的內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)與前次測(cè)得的相關(guān) 數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果長(zhǎng)度、寬度和內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)值呈擴(kuò)大趨勢(shì)，則在坐標(biāo)系中 計(jì)算出其發(fā)展趨勢(shì)。

7.如權(quán)利要求6所述的壓電陣列融合機(jī)敏網(wǎng)結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法， 其特征在于：針對(duì)所測(cè)得的相關(guān)參數(shù)信息，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，所述上位計(jì)算 機(jī)連接有報(bào)警裝置，在步驟2)中，通過(guò)相關(guān)基礎(chǔ)信息判斷待監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)是否存在 裂縫可能，如果存在則通過(guò)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果不存在裂縫可能，記 錄下相關(guān)基礎(chǔ)信息和檢測(cè)時(shí)間后，進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)周期；

在步驟5)中，上位計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)有狀態(tài)閾值，所述狀態(tài)閾值至少包括長(zhǎng) 度閾值和寬度閾值，將裂縫表面裂縫信息與狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，如果裂縫信息 超過(guò)狀態(tài)閾值則通過(guò)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。