[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(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料裂紋監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及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。

背景技術(shù)

信息智能涂層是一種新型的智能材料，具有優(yōu)良的隨附損傷特性。因此，可利用該特性原位主動監(jiān)測結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂和裂紋的擴展情況，并以“信息智能涂層”為損傷探測敏感末梢構(gòu)建結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。

基于信息智能涂層的傳感器能夠?qū)崟r、準確地對飛機等大型復雜機械結(jié)構(gòu)進行健康監(jiān)測。該項技術(shù)與傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)如：聲發(fā)射、超聲、射線以及紅外熱成像相比，更為簡捷、準確，具有創(chuàng)新性。

“具有隨附損傷特性的損傷探測信息智能涂層”專利曾對監(jiān)測的流程提出了一類簡單的設(shè)計概念，但是沒有提出具體的實施方案，也沒有提出監(jiān)測裝置的設(shè)計方案，同時缺乏有效的裂紋數(shù)據(jù)分析判斷方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供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，并就信息智能涂層技術(shù)在金屬材料裂紋監(jiān)測領(lǐng)域的工程應用提出了具體實施方案，可以準確監(jiān)測信息智能涂層傳感器的實時狀態(tài)，從而對被監(jiān)測對象是否產(chǎn)生裂紋做出準確判斷。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于信息智能涂層的裂紋監(jiān)測裝置，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(zhuǎn)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(jīng)過子模塊信號處理器進行濾波處理，子模塊信號處理器濾除模擬信號中的50hz工頻噪聲，濾波后的模擬信號由子模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)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(jié)果顯示在主模塊LED顯示器上，主模塊主控CPU將處理結(jié)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(zhuǎn)換處理后的直流電源，AC/AC電源轉(zhuǎn)換需外接一個15～27v的變壓器。

所述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。

所述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。

一種基于信息智能涂層的裂紋監(jiān)測方法，采用安裝于計算機的監(jiān)測軟件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