[發(fā)明專利]一種基于信息智能涂層的裂紋監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350968.3
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102520023A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉馬寶;林云翔;李江濤;王獻輝;劉啟達;馬少杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/20
• 分類號: G01N27/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.一種基于信息智能涂層的裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于，包括信息智能涂層傳感器，用于采集信息智能涂層傳感器的阻值的多個相同的前置測量子模塊和后置主模塊，后置主模塊用于控制前置測量子模塊，并與前置測量子模塊進行通信；

所述的前置測量子模塊包括子模塊25芯插頭、子模塊通道選擇器、子模塊信號處理器、子模塊模數(shù)轉換器、子模塊CPU處理單元、子模塊通訊單元、子模塊通訊接口和子模塊電源電路，多個信息智能涂層傳感器與子模塊25芯插頭連接，子模塊25芯插頭中的24芯用來連接最多8個信息智能涂層傳感器，另外1芯接地，子模塊25芯插頭與子模塊通道選擇器連接，子模塊CPU處理單元控制子模塊通道選擇器選擇被監(jiān)測的信息智能涂層傳感器，信息智能涂層傳感器的模擬信號經過子模塊信號處理器進行濾波處理，子模塊信號處理器主要濾除模擬信號中的50hz工頻噪聲，濾波后的模擬信號由子模塊模數(shù)轉換器轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號進入子模塊CPU處理單元并由子模塊CPU處理單元發(fā)送至子模塊通訊單元，子模塊通訊單元通過子模塊通訊接口與后置主模塊進行通信，子模塊通訊接口與后置主模塊間傳輸?shù)氖侵绷鬏d波，每次采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送三遍并由后置主模塊判斷是否采用，整個前置測量子模塊的供電來自子模塊供電單元，子模塊供電單元從來自后置主模塊的直流載波中提取4～6v的直流電；

后置主模塊包括主模塊主控CPU、主模塊通道選擇器、主模塊25芯插頭、主模塊通訊單元、主模塊FLASH存儲單元、主模塊小時計數(shù)單元、主模塊LED顯示器和主模塊計算機接口，多個前置測量子模塊與后置主模塊的主模塊25芯插頭相連接，主模塊25芯插頭與主模塊通道選擇器連接，主模塊主控CPU控制主模塊通道選擇器選擇接入的前置測量子模塊，主模塊主控CPU控制主模塊通訊單元實現(xiàn)與各個前置測量子模塊的通訊，通訊采用直流載波方式，主模塊通訊單元將收到的各個前置測量子模塊傳輸?shù)臄?shù)字信號發(fā)送至主模塊主控CPU，主模塊主控CPU對信號進行處理，主模塊主控CPU對錯誤數(shù)據(jù)進行丟棄處理，主模塊主控CPU將處理結果顯示在主模塊LED顯示器上，主模塊主控CPU將處理結果保存入兩個主模塊FLASH存儲單元，記錄的數(shù)據(jù)中包含了時間信息，該時間信息由主模塊小時計數(shù)單元提供，兩個主模塊FLASH存儲單元提供6M的存儲空間，主模塊主控CPU通過主模塊計算機接口與計算機通信，整個后置主模塊的供電有兩種方式，一種是利用主模塊計算機接口中取自計算機的5v直流電，另一種是AC/AC電源轉換處理后的直流電源，AC/AC電源轉換需外接一個15～27v的變壓器。

2.根據(jù)權利要求1所述的裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的信息智能涂層傳感器與前置測量子模塊的子模塊25芯插頭連接方式，25芯中1芯連接地線，其余24芯中每3芯連接1個信息智能涂層傳感器，共可連接8個信息智能涂層傳感器。

3.根據(jù)權利要求1所述的裂紋監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的前置測量子模塊與后置主模塊的主模塊25芯插頭連接連接方式，25芯中的16芯每2芯連接1個子模塊，共可連接8個前置測量子模塊，其余空置不用。

4.一種基于權利要求1所述的裝置進行信息智能涂層的裂紋監(jiān)測方法，其特征在于，安裝于計算機的監(jiān)測軟件負責分析后置主模塊的主模塊FLASH存儲單元中記錄的數(shù)據(jù)，對被監(jiān)測部位是否出現(xiàn)裂紋做出判斷，監(jiān)測軟件定期從后置主模塊中讀取全部數(shù)據(jù)記錄，裂紋數(shù)據(jù)分析判斷的流程如下：

(1)、數(shù)據(jù)去噪

后置主模塊在工作中存在著因外界惡劣環(huán)境的干擾從而引入的錯誤記錄，首先對所有數(shù)據(jù)記錄進行掃描，對所有不在量程范圍即0～100歐姆間的阻值記錄進行丟棄處理，對50～100歐姆間的阻值記錄按照校準曲線進行校準，處理完畢后進行下一步驟，

(2)、斷線檢測

對數(shù)據(jù)記錄中的阻值記錄逐個檢測，每個記錄與前一個記錄進行對比，若比值大于十倍判斷為松動或者斷線，對于判斷為松動或者斷線的通道記錄則停止進行分析，輸出判斷結果，否則，進入下一步驟，

(3)、等時間平均化

數(shù)據(jù)記錄中原始數(shù)據(jù)在時間上只表示先后關系，時間信息只精確到小時，將各個小時內的記錄數(shù)據(jù)求和并平均，所得到的數(shù)據(jù)進入下一步驟，

(4)、數(shù)據(jù)分段

對上一步處理后的數(shù)據(jù)進行掃描，并將每個記錄與前一個記錄進行對比，比值大于1.5倍的記錄點判斷為增長起始點，所有記錄中阻值最大的記錄點判斷為增長結束點，按增長起始點和結束點，將數(shù)據(jù)分為三段，阻值穩(wěn)定階段，增長階段，波動階段，進入下一步驟，

(5)、數(shù)據(jù)擬合判斷

對阻值增長階段進行指數(shù)曲線擬合，求出擬合系數(shù)，根據(jù)不同的監(jiān)測對象設置不同的閾值，對高于閾值的繼續(xù)計算阻值波動階段的均值，此均值比阻值的初始記錄大10倍以上可判為裂紋，并輸出判斷結果，對低于指數(shù)系數(shù)閾值的和不存在波動階段的情況，判斷為需要繼續(xù)進行跟蹤監(jiān)測。