专利名称：基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统及其方法
技术领域：
本发明涉及到结构疲劳损伤和断裂技术领域，更确切的说是一种在线监测裂纹等活性缺陷的无损检测技术领域，该系统可以广泛应用于机械(尤其是起重机械)结构的健康监测和诊断评价。
背景技术：
起重机械是主要工业行业的“骨干”，广泛应用于冶金、化工、电力、港口、建筑、制造业等各个领域。为了提高作业效率，起重机已经向大型化、高速化、高效化和低故障率发展。起重机械在漫长的服役过程中承受着载荷作用、疲劳和材料老化等不利因素影响，而且长期连续工作在比较恶劣的环境中，这些都极大地增加了设备结构产生疲劳损伤和裂纹的可能性。声发射监测技术是监测结构活性缺陷(如裂纹等)的比较好的技术手段，但由于起重机械的工作现场比较复杂，环境恶劣，传统的信号传输方法具有传输距离有限、易受干扰等缺点，这就给传统的声发射监测带来了困难。
发明内容
本发明的目的在于设计开发一种能够开展远距离结构活性缺陷监测的系统解决上述问题。为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下—种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，所述系统包括声发射传感装置，用于监测被测物体的声发射信号以及将声信号转换为电信号；光纤传输装置，所述光纤传输装置包括发送端和接收端，所述发送端与所述声发射传感装置相连并且将所述声发射传感装置传来的电信号经过信号调理和模数转换后转变为数字信号，并将其调制成光信号通过光纤传输至所述接收端，所述接收端通过光电解调模块将光信号还原为电信号；数据处理装置，所述数据处理装置与所述光纤传输装置的所述接收端相连接，将包含了由所述声发射传感装置从现场采集的所述声发射信号的所述电信号进行数据分析，拾取损伤信息，并最终生成处理结果。所述声发射传感装置包括声发射传感器，所述声发射传感器设置于被测物体的待测部位，所述声发射传感器用于检测所述待测部位所产生的声发射信号。所述光纤传输装置的所述发送端包括信号调理模块、模数转换模块和电光调制模块，所述接收端包括光电解调模块；所述声发射传感器连接所述信号调理模块，所述信号调理模块再依次连接所述模数转换模块、所述电光调制模块，所述电光调制模块，再通过光纤连接到所述光电解调模块，所述光电解调模块连接所述数据处理装置；所述信号调理模块，用于对采集的电信号进行滤波、放大等处理；所述模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号，为电光调制做准备；所述电光调制模块，用于将数字信号调制成光信号，为光纤传输做准备；
所述光电解调模块，用于将光信号解调成电信号，为数据处理做准备。所述数据处理装置包括数据处理模块，所述数据处理模块将包含了由所述声发射传感器从现场采集的声发射信号的所述电信号进行数据分析，拾取损伤信息，并最终生成
处理结果。所述声发射传感器通过同轴电缆连接所述信号调理模块。一种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测方法，包括步骤如下步骤一、在起重机械结构待测部位布置声发射传感装置；步骤二、将声发射传感装置连接到光纤传输装置的发送端；步骤三、将传输光纤布设在规划好的路径上，所述传输光纤连接所述光纤传输装置的发送端和接收端； 步骤四、将所述声发射传输装置的所述接收端连接到数据处理装置；步骤五、运行所述数据处理装置中的声发射监测系统软件，最后生成监测结果。在步骤二中，通过同轴电缆将声发射传感装置连接到光纤传输装置的发送端；在步骤四中，通过同轴电缆将所述声发射传输装置的所述接收端连接到数据处理
>J-U ρ α装直。本发明的优点在于1，本发明受工作现场复杂恶劣环境的影响小，抗干扰能力强，监测准确。2，本发明能够开展远距离的结构活性缺陷监测，易形成网络监测，适用于远距离监测，监测过程安全。I，本发明结构简单，制造成本低廉。
图I为本发明实施例的基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统的结构框图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰明确，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。如图I所示的一种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，所述系统包括声发射传感装置以及光纤传输装置和数据处理装置；所述声发射传感装置，用于监测被测物体的声发射信号以及将声信号转换为电信号，包括声发射传感器，设置于被测物体的待测部位，用于检测所述待测部位所产生的声发射信号；所述光纤传输装置包括发送端和接收端，所述发送端包括信号调理模块、模数转换模块和电光调制模块，所述接收端包括光电解调模块；所述信号调理模块，用于对采集的信号进行滤波、放大等处理；所述模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号，为电光调制做准备；所述电光调制模块，用于将数字信号调制成光信号，为光纤传输做准备；所述光电解调模块，用于将光信号解调成电信号，为数据处理做准备，所述数据处理装置包括数据处理模块；
所述声发射传感器通过同轴电缆连接所述信号调理模块，所述信号调理模块再依次连接所述模数转换模块、所述电光调制模块，所述电光调制模块通过光纤连接所述光电解调模块，所述光电解调模块连接所述数据处理装置。使用时，所述发送端将所述声发射传感装置传来的电信号经过信号调理和模数转换后转变为数字信号，并将其调制成光信号通过光纤传输至所述接收端，所述接收端通过光电解调模块将光信号还原为电信号；所述数据处理装置与所述光纤传输装置的所述接收端相连接，所述数据处理模块将包含了从现场采集的所述声发射信号的所述电信号进行数据分析，拾取损伤信息，并最终生成处理结果。本发明实施例将声发射传感装置固定到起重机械结构待测部位(根据力学分析判断所得出的可能发生局部损伤的位置)，通过同轴电缆将其连接到光纤传输装置(光纤传输装置通过电池供电或220V交流电供电)，最后通过数据处理装置便可以在本地计算机上得到起重机械结构待测部位的损伤情况。图I是依据信号处理过程绘制的声发射传感器将声信号转换为微弱电信号，通过同轴电缆将电信号传输到光纤传输装置；光纤传输装置的信号处理过程电信号经过信 号调理模块进行滤波、放大等处理后，由模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，电光调制模块用于将数字信号调制成光信号为光纤传输做准备，光电解调模块用于将光信号解调成电信号为数据处理做准备。以下将采用该监测系统进行监测的方法详细描述如下一种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测方法，包括步骤步骤一、在起重机械结构待测部位布置声发射传感装置；步骤二、通过同轴电缆将声发射传感装置连接到光纤传输装置的发送端；步骤三、将传输光纤布设在规划好的路径上，所述传输光纤连接所述光纤传输装置的发送端和接收端；步骤四、通过同轴电缆将所述光纤传输装置的输出端连接到数据处理装置；步骤五、运行所述数据处理装置中的声发射监测系统软件，最后生成监测结果。以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，其特征在于，所述系统包括 声发射传感装置，用于监测被测物体的声发射信号以及将声信号转换为电信号； 光纤传输装置，所述光纤传输装置包括发送端和接收端，所述发送端与所述声发射传感装置相连并且将所述声发射传感装置传来的电信号经过信号调理和模数转换后转变为数字信号，并将其调制成光信号通过光纤传输至所述接收端，所述接收端通过光电解调模块将光信号还原为电信号； 数据处理装置，所述数据处理装置与所述光纤传输装置的所述接收端相连接，将包含了由所述声发射传感装置从现场采集的所述声发射信号的所述电信号进行数据分析，拾取损伤信息，并最终生成处理结果。
2.根据权利要求I所述的基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，其特征在于，所述声发射传感装置包括声发射传感器，所述声发射传感器设置于被测物体的待测部位，所述声发射传感器用于检测所述待测部位所产生的声发射信号。
3.根据权利要求2所述的基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，其特征在于，所述光纤传输装置的所述发送端包括信号调理模块、模数转换模块和电光调制模块，所述接收端包括光电解调模块；所述声发射传感器连接所述信号调理模块，所述信号调理模块再依次连接所述模数转换模块、所述电光调制模块，所述电光调制模块，再通过光纤连接到所述光电解调模块，所述光电解调模块连接所述数据处理装置； 所述信号调理模块，用于对采集的电信号进行滤波、放大等处理； 所述模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号，为电光调制做准备； 所述电光调制模块，用于将数字信号调制成光信号，为光纤传输做准备； 所述光电解调模块，用于将光信号解调成电信号，为数据处理做准备。
4.根据权利要求3所述的基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，其特征在于，所述数据处理装置包括数据处理模块，所述数据处理模块将包含了由所述声发射传感器从现场采集的声发射信号的所述电信号进行数据分析，拾取损伤信息，并最终生成处理结果。
5.根据权利要求3所述的基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统，其特征在于，所述声发射传感器通过同轴电缆连接所述信号调理模块。
6.一种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测方法，其特征在于，包括步骤如下 步骤一、在起重机械结构待测部位布置声发射传感装置； 步骤二、将声发射传感装置连接到光纤传输装置的发送端； 步骤三、将传输光纤布设在规划好的路径上，所述传输光纤连接所述光纤传输装置的发送端和接收端； 步骤四、将所述声发射传输装置的所述接收端连接到数据处理装置； 步骤五、运行所述数据处理装置中的声发射监测系统软件，最后生成监测结果。
7.根据权利要求6所述的基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测方法,其特征在于在步骤二中，通过同轴电缆将声发射传感装置连接到光纤传输装置的发送端； 在步骤四中，通过同轴电缆将所述声发射传输装置的所述接收端连接到数据处理装置。
全文摘要
一种基于非本征型光纤声发射的局部损伤监测系统及其方法，系统包括声发射传感装置，用于监测被测物体的声发射信号以及将声信号转换为电信号；光纤传输装置，发送端与声发射传感装置相连并且将声发射传感装置传来的电信号经过信号调理和模数转换后转变为数字信号，并将其调制成光信号通过光纤传输至接收端，接收端通过光电解调模块将光信号还原为电信号；数据处理装置将包含了由声发射传感装置从现场采集的声发射信号的电信号进行数据分析，拾取损伤信息，并最终生成处理结果。本发明受工作现场复杂恶劣环境的影响小，抗干扰能力强，监测准确；能够开展远距离的结构活性缺陷监测，易形成网络监测，适用于远距离监测，监测过程安全。
文档编号G01N29/14GK102830176SQ201110163859
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者丁克勤, 赵娜, 邬代军 申请人:中国特种设备检测研究院