[發明專利]一種板簧應力循環監測系統及其方法

有效

• 申請號: 201710647109.8
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107449529B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 劉海寧;宋方臻;竇仁杰;孫選;劉成良
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01L1/10
• 分類號: G01L1/10;G01L1/26;G01M13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種板簧應力循環監測系統，其特征在于，包括：進行數據交互的應力循環監測裝置和人機交互裝置；所述應力循環監測裝置安裝在板簧上，包括振動采集部、信息處理部、信息存儲部和報警部；所述振動采集部用于實時采集板簧因受外力作用而產生的振動信號并傳送至信息處理部；所述信號處理部用于對振動信號進行處理獲取應力循環累計次數并存儲至信息存儲部，當所述應力循環累計次數大于或等于應力循環閾值時，判定板簧已達到疲勞工作狀態并向報警部輸出報警信號，由報警部進行報警提示；信息存儲部存儲的應力循環次數進行累加生成應力循環累計次數，此時如果應力循環累計次數超過應力循環閾值，則通過報警部進行聲音報警，反之則繼續循環執行采集振動信號、獲取應力循環累計次數以及是否超限的判斷過程；

所述信號處理部包括濾波模塊和應力循環累計次數獲取模塊，所述濾波模塊用于對接收到的振動信號經低通濾波去除其中的高頻信號，所述應力循環累計次數獲取模塊，用于基于過零檢測算法對濾波后的振動信號獲取應力循環累計次數；

應力循環累計次數獲取的方法為：振動信號經低通濾波去除其中的高頻信號，進而輸出低頻振動信號；針對低頻振動信號，采用過零檢測算法獲取應力循環累計次數，即當低頻振動信號的波形從正半周向負半周或從負半周向正半周轉換而經過零點時，對應板簧承受了一次循環應力，對從監測起始時間算起的每一次循環應力進行累加，就得到了所述應力循環累計次數；

所述信息存儲部還用于存儲監測起始時間、應力循環閾值和板簧型號；

所述應力循環監測裝置還包括無線通信部，所述無線通信部與信號處理部相連，所述無線通信部用于負責與人機交互裝置進行基于無線通信的數據交互；

所述人機交互裝置提供人機數據交互接口界面，通過所述無線通信部接收板簧應力循環監測信息，并顯示上述信息；板簧應力循環監測信息包括應力循環累計次數、監測起始時間、應力循環閾值、板簧型號信息，人機交互裝置還提供監測起始時間、應力循環閾值、板簧型號信息的用戶編輯輸入接口。

2.如權利要求1所述的一種板簧應力循環監測系統，其特征在于，所述無線通信部為藍牙模塊或Wifi模塊。

3.如權利要求1所述的一種板簧應力循環監測系統，其特征在于，所述應力循環監測裝置還包括電源供給部，所述電源供給部用于為所述應力循環監測裝置的需電部提供電源供給，所述電源供給部包括電池及電源調理電路。

4.一種基于如權利要求1-3中任一項所述的板簧應力循環監測系統的工作方法，其特征在于，包括：

應力循環監測裝置的振動采集部實時采集板簧因受外力作用而產生的振動信號并傳送至信息處理部；信號處理部對振動信號進行處理獲取應力循環累計次數，所述應力循環累計次數存儲于信息存儲部中，將所述應力循環累計次數與應力循環閾值比較，當前者大于或等于后者時，判定板簧已達到疲勞工作狀態并向報警部輸出報警信號，由報警部進行報警提示；信息存儲部存儲的應力循環次數進行累加生成應力循環累計次數，此時如果應力循環累計次數超過應力循環閾值，則通過報警部進行聲音報警，反之則繼續循環執行采集振動信號、獲取應力循環累計次數以及是否超限的判斷過程；當人機交互裝置與應力監測裝置連接時，所述由報警部進行報警提示的信息可以傳送至人機交互裝置，用于提醒用戶對其及時進行更換以避免安全事故的發生；

所述信號處理部對振動信號進行處理獲取應力循環累計次數包括：

振動信號經低通濾波去除其中的高頻信號，進而輸出低頻振動信號；針對低頻振動信號，采用過零檢測算法獲取應力循環累計次數，即當低頻振動信號的波形從正半周向負半周或從負半周向正半周轉換而經過零點時，對應板簧承受了一次循環應力，對從監測起始時間算起的每一次循環應力進行累加，生成所述應力循環累計次數；

在應力循環監測裝置與人機交互裝置之間進行數據交互時，人機交互裝置向應力循環監測裝置發送板簧應力循環監測信息寫入請求，應力循環狀態監測裝置的無線通信部接收該請求，并交由信息處理部存入信息存儲部，存儲成功后信息處理部協調無線通信部向人機交互裝置返回寫入成功結果，否則返回寫入失敗結果；

通過人機交互裝置向應力循環監測裝置發送板簧應力循環監測信息讀取請求，應力循環狀態監測裝置的無線通信部接收該請求，并交由信息處理部讀取信息存儲部存儲的板簧應力循環監測信息，讀取成功后信息處理部協調無線通信部向人機交互裝置返回板簧應力循環監測信息，否則返回讀取失敗結果。