[發(fā)明專利]一種構(gòu)架裂紋監(jiān)測方法及其監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110026708.0
• 申請日: 2011-01-25
• 公開（公告）號: CN102156051A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐德堯;黃貴發(fā);王智;陳湘
• 申請（專利權(quán)）人: 唐德堯
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01M7/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng)

1.一種構(gòu)架裂紋監(jiān)測方法，其特征在于：

所述方法包括：

第一步，對構(gòu)架進(jìn)行模態(tài)分析，進(jìn)而對該構(gòu)架進(jìn)行監(jiān)測振動沖擊的復(fù)合傳感器的測點(diǎn)選擇；

第二步、利用測點(diǎn)位置獲取的外部隨機(jī)沖擊激發(fā)構(gòu)架模態(tài)的廣義共振與該廣義共振所激發(fā)的沖擊進(jìn)行識別裂紋的相對積計(jì)算；

第三步、利用測點(diǎn)位置獲取的廣義共振的模態(tài)頻率(F0X)經(jīng)過窄帶濾波、量化相對積以及置信度計(jì)算處理進(jìn)行裂紋預(yù)警的判斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)架裂紋監(jiān)測方法，其特征在于：

所述的對該構(gòu)架進(jìn)行監(jiān)測的振動沖擊復(fù)合傳感器的測點(diǎn)選擇包括：

(1)對機(jī)械構(gòu)架作模態(tài)分析，獲取構(gòu)架的各種共振模態(tài)的特征頻率(F0(1)～F0(M))，及其對應(yīng)的共振模態(tài)之應(yīng)力最大因而易發(fā)生裂紋的部位(A01～A0M)；

(2)針對機(jī)器構(gòu)架受到的主要外力作用所能激發(fā)的廣義共振最大的模態(tài)之對應(yīng)易發(fā)生裂紋部位(A01～A0M中的A0X、A0Y……A0Z)，以每個振動沖擊復(fù)合傳感器能夠監(jiān)測到最多的易發(fā)生裂紋部位的振動和沖擊為首要條件，以使用振動沖擊復(fù)合傳感器數(shù)量最少為次要條件，確定傳感器測點(diǎn)和傳感器數(shù)量(N)；

(3)其中傳感器測點(diǎn)的首要條件的確定原則是：如果傳感器安裝在易發(fā)生裂紋部位所獲得振動和沖擊最大量值分別為100％，則在合格的測點(diǎn)所獲得易發(fā)生裂紋部位的振動和沖擊必須達(dá)到最大量值的10％及以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)架裂紋監(jiān)測方法，其特征在于：

在所述的識別裂紋的相對積計(jì)算中，利用外部隨機(jī)沖擊激發(fā)構(gòu)架模態(tài)的廣義共振波形與所述的該廣義共振所激發(fā)的沖擊的開閉沖擊波形作時間一一對應(yīng)的乘法處理，得到相對積輸出波形，其中正的脈沖即是閉合相對積，負(fù)的脈沖即是開裂相對積。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)架裂紋監(jiān)測方法，其特征在于：

所述的裂紋預(yù)警的判斷包括如下步驟：

(1)根據(jù)測點(diǎn)所能涉及的廣義共振的模態(tài)頻率(F0X)，對振動信號作帶寬為(X～Y)與模態(tài)頻率(F0X)乘積的窄帶濾波，其中X＝0.93～0.99Hz，Y＝1.00～1.03Hz，得到振動濾波信號；

(2)選擇振動濾波信號中相對最大值(A)發(fā)生時間T前后的、波形幅度單調(diào)下降到最大值的(0.01～0.10)的時間Ta和Tb間的波形段，對該波形段按照最大值的Z倍做整形，其中Z的取值范圍建議為0.05～0.1，即瞬時幅度大于最大值的Z倍者量化為1，瞬時幅度小于最大值-Z倍者量化為-1，其余量化為0，得到振動量化波；

(3)對于對應(yīng)時間段的開閉沖擊波形按照最大值的Z倍做整形，其中Z的取值范圍建議為0.05～0.1，即瞬時幅度大于最大值的Z倍者量化為1，其余量化為0，得到?jīng)_擊量化波；

(4)對振動量化波與沖擊量化波作量化相對積，即對相關(guān)時間段內(nèi)各時間的振動量化波與沖擊量化波一一相對應(yīng)求積得到量化相對積波；

(5)對所得到的量化相對積做FFT分析，對頻率等于帶寬為(X～Y)與模態(tài)頻率(F0X)乘積范圍內(nèi)的最高主頻譜線的幅度，除以帶寬為(X～Y)與模態(tài)頻率(F0X)乘積以外其它頻譜線的最高幅度得到置信度，若該置信度達(dá)到1.41倍及以上，則判定為“裂紋預(yù)警”。

5.利用上述任何一種構(gòu)架裂紋監(jiān)測方法的監(jiān)測裝置，包括振動沖擊復(fù)合傳感器(1-1～1-N)、振動沖擊處理器(2)和裂紋分析診斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)，其特征在于：

所述的監(jiān)測裝置還包括裂紋分析診斷軟件；

所述的振動沖擊復(fù)合傳感器(1-1～1-N)，用于監(jiān)測構(gòu)架可能引發(fā)裂紋的振動模態(tài)內(nèi)因在外部隨機(jī)激勵作用下產(chǎn)生的機(jī)械廣義共振，和該機(jī)械廣義共振等因素引起的裂紋在振動中因進(jìn)一步開裂的聲發(fā)射沖擊及開裂的裂紋在振動中短暫閉合所產(chǎn)生的閉合沖擊；振動沖擊處理器(2)，用于對所述振動沖擊復(fù)合傳感器(1-1～1-N)監(jiān)測的振動沖擊信號分離為振動信號和沖擊共振解調(diào)信號；裂紋分析診斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)，用于對振動沖擊處理器輸出的振動沖擊信號進(jìn)行同步采樣及支持裂紋識別診斷軟件進(jìn)行裂紋診斷；

安裝在構(gòu)架上的多個振動沖擊復(fù)合傳感器(1-1～1-N)連接到振動沖擊處理器(2)的輸入端(1N1、1N2……1NN)，振動沖擊處理器(2)對每個傳感器的信號分離出廣義共振的振動信號(V1、V2……VN)和開閉沖擊的沖擊共振解調(diào)信號(I1、I2……IN)，再輸出到裂紋分析診斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)的AD轉(zhuǎn)換器輸入端(ADV1、ADV2……ADVN和ADI1、ADI2……ADIN)，由裂紋分析診斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)的軟件控制AD轉(zhuǎn)換器對至少每一個測點(diǎn)之傳感器的廣義共振信號和開閉沖擊信號同步采樣，將上述采集的廣義共振信號和開閉沖擊信號送到裂紋分析診斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)的裂紋分析診斷軟件進(jìn)行裂紋分析診斷。