[發(fā)明專利]應(yīng)用于淺海導(dǎo)管架海洋平臺上的遠(yuǎn)程無線振動監(jiān)測裝置

在審

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• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104121981A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 辛峻峰;張永波;韓兆林;劉園園;王海青
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測裝置，特別是涉及一種應(yīng)用于淺海導(dǎo)管架海洋平臺上的遠(yuǎn)程無線振動監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

振動測試方法是近年來新興的一種對大尺度工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評估及剩余使用壽命預(yù)測的工程實(shí)驗方法，它具有成本低、測試施工簡易方便、不影響正常生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)的健康度實(shí)時監(jiān)測和無損探傷領(lǐng)域。目前流行的振動測試方法主要分為以下三類：

(1)環(huán)境激勵方法

環(huán)境激勵方法使用各種外界環(huán)境力作為結(jié)構(gòu)振動測試的振源，這些外界環(huán)境力主要包括：風(fēng)力、地震力、波浪和潮汐力，工作載荷，如車輛和火車過橋時對橋結(jié)構(gòu)的作用力。

在以上各種外界環(huán)境激勵的作用下，目標(biāo)結(jié)構(gòu)的輸出振動響應(yīng)由一套傳感器系統(tǒng)收集起來。在對激振源做出一定的普通假設(shè)(如穩(wěn)態(tài)、白噪聲、單向或是已知多向振源等)的前提下，進(jìn)行實(shí)驗數(shù)據(jù)的模態(tài)識別，從而可以將目標(biāo)結(jié)構(gòu)的各項模態(tài)特征從實(shí)測數(shù)據(jù)中提取出來。環(huán)境振動激勵方法的主要優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用少、對結(jié)構(gòu)正常工作影響小、適合進(jìn)行長期監(jiān)測。

(2)強(qiáng)迫激勵方法

強(qiáng)迫激勵方法使用人為制造的激振源作為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動激勵，在一般情況下，都使用激振機(jī)作為強(qiáng)迫激勵源。與環(huán)境激勵方法相比，強(qiáng)迫激勵方法具有多方面的優(yōu)勢。因為激振源的各項參數(shù)可以人為精確設(shè)定，使得在數(shù)據(jù)采集和處理過程中的不確定性大為減少，從而賦予了研究人員更大的自由度。另外，通過采用過濾器或是調(diào)高人工振源的振幅，可以很容易將結(jié)構(gòu)對已知振源的特定響應(yīng)從對其他環(huán)境載荷的振動響應(yīng)和噪聲中分離出來，從而降低了實(shí)測數(shù)據(jù)處理的難度。相對于環(huán)境振動方法，強(qiáng)迫振動方法需要配置人工激振設(shè)備，因此增加了額外的費(fèi)用。

(3)自由振動方法

自由振動方法的原理是將彈性結(jié)構(gòu)拖離其靜止位置后突然釋放，使系統(tǒng)產(chǎn)生自由衰減運(yùn)動，通過對自由振動的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得到結(jié)構(gòu)的各項性質(zhì)。

到目前為止，使用振動測試方法對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行無損探傷還主要應(yīng)用于橋梁等構(gòu)造簡單的工程結(jié)構(gòu)物，并且只能得到結(jié)構(gòu)損傷的大致范圍，而結(jié)構(gòu)損傷精確定位的實(shí)現(xiàn)，目前還僅局限于在實(shí)驗室的單一環(huán)境中對簡單結(jié)構(gòu)物進(jìn)行研究。

近年來用于橋梁、鐵路等結(jié)構(gòu)破壞監(jiān)測的振動測試技術(shù)的研究已在國內(nèi)展開，并有所應(yīng)用；渾濁水下成像技術(shù)、水下超聲三維成像技術(shù)、淺層剖面探測技術(shù)、水下坑型掃描探測技術(shù)已經(jīng)有一定基礎(chǔ)。利用現(xiàn)有技術(shù)，開發(fā)便攜式可移動的振動檢測儀，是海洋平臺安全保障技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的工業(yè)界振動監(jiān)測方法主要是手持式振動巡檢儀，即人為通過手持式振動巡檢儀監(jiān)測每個點(diǎn)的振動參數(shù)。這種方法的缺點(diǎn)是需要投入很大的人力，對于現(xiàn)場工作環(huán)境比較惡劣的場合，操作人員的身心健康受到很大的影響，這種方式不能自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，也無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時的遠(yuǎn)程監(jiān)測；且操作難度大、勞動強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率很低，不能滿足市場發(fā)展的需要。此外，工業(yè)界的檢測儀一般用于工廠環(huán)境軸承檢測、風(fēng)力電機(jī)、動車等領(lǐng)域，無采集點(diǎn)同步要求，本系統(tǒng)是專門用在海洋平臺上，需要全局振型數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)振動測試儀通常采用測點(diǎn)與主機(jī)分離的，集中控制工作模式；系統(tǒng)擴(kuò)展能力較弱，且測點(diǎn)的測量精度、頻率響應(yīng)范圍、智能化程度、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、記錄、傳輸、處理的方式方法等指標(biāo)無法滿足精確模態(tài)分析的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于淺海導(dǎo)管架海洋平臺上的遠(yuǎn)程無線振動監(jiān)測裝置，其低功耗、高性能、模塊化、高數(shù)據(jù)率、低誤碼率、高健壯性，且安裝迅速。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種應(yīng)用于淺海導(dǎo)管架海洋平臺上的遠(yuǎn)程無線振動監(jiān)測裝置，其特征在于，其包括單片機(jī)、單片機(jī)外圍電路、系統(tǒng)主控單元、數(shù)傳接口模塊、數(shù)據(jù)存儲單元、ADC轉(zhuǎn)換電路、信號調(diào)理電路、無線接收單元、無線采集單元、加速度傳感器，無線采集單元與多個加速度傳感器相連，無線采集單元依次經(jīng)過無線接收單元、信號調(diào)理電路、ADC轉(zhuǎn)換電路后與單片機(jī)連接，單片機(jī)分別與單片機(jī)外圍電路、系統(tǒng)主控單元、數(shù)傳接口模塊、數(shù)據(jù)存儲單元相連。

優(yōu)選地，所述單片機(jī)采用STM32F208單片機(jī)，單片機(jī)與單片機(jī)外圍電路組成中央處理電路。

優(yōu)選地，所述無線接收單元、無線采集單元均使用Zigbee無線通信模塊或Wi-Fi無線通信模塊，并輔以高速USB數(shù)傳接口。

優(yōu)選地，所述加速度傳感器選用由美國Silicon?Designs公司生產(chǎn)的加速度計Model?4803A。