结构健康监测

摘要： 螺栓孔边裂纹监测是飞机结构健康监测的重要内容之一。本文提出了一种基于平行四边形线圈阵列的新型涡流传感薄膜,与现有方法相比,可以在更少的传感层和线圈数量定量监测螺栓孔边的裂纹参数。本文设计并优化了平行四边形线圈阵列的构型,采用3×3平行四边形线圈阵列定量监测螺栓孔边裂纹参数,可以有效提升裂纹定量监测能力。有限元仿真和实验验证了本文所提出的平行四边形线圈阵列不仅可以准确、定量地识别螺栓孔边裂纹的角度,还可以跟踪裂纹沿螺栓孔径向的长度和沿轴向的深度。

摘要： 随着我国重大建设项目的日益增多,核电设施、大型桥梁、大科学装置等重要建筑工程对其所处环境的振动控制要求愈发苛刻,对工程振动的监测需求也日益强烈。基于硅微加工和超精密制造的MEMS加速度计集成度更高、尺寸更小、功耗和成本更低,高度契合需要使用极多加速度计的振动环境监测的应用需求。文中介绍了压电式和电容式MEMS加速度计的测量原理、技术特征和发展历程,以及它们所构成无线传感网络在国内外重要建筑上的结构健康监测应用,并根据振动监测系统技术发展需求,展望了MEMS加速度计的发展方向。

摘要： 为有效感知岩溶地区高速公路运营隧道衬砌结构受力和变形发展状况,分析病害成因并及时预警潜在风险,文章依托河池至都安高速公路高岭二号隧道结构健康监测系统工程实例,从监测断面和内容的选取,以及测点布置等方面,探索了岩溶地区高速公路运营隧道结构健康监测系统构建技术。近7个月的监测数据表明,该健康监测系统能较好反映隧道衬砌结构的受力和变形规律,具备良好的可实施性。

摘要： 航天器产品结构健康状态监测是保证其发射与在轨运行过程中安全平稳运行的重要环节,由于多个传感器在长时间监测过程中会产生大量数据并需要对其进行高效传输和存储,本文针对数据传输问题提出并证明了基于稀疏恢复技术的一种分式最小化模型算法和改进的分式筛选算法,并结合卫星振动试验数据与经典匹配追踪等算法进行了对比分析验证,对比结果表明,在航天器所处环境条件下,所提算法处理得到的数据恢复相对误差均低于两种现有算法,可以在较高压缩比的条件下保证数据恢复的精度,实现了低维数据到高维数据传输。

摘要： 为了减少损伤识别所需传感器数量,降低监测系统造价及海量数据的处理成本,提出了基于单传感器数据结合格拉姆角场(Gramian angular field,简称GAF)和卷积神经网络(convolutional neural networks,简称CNN)的结构损伤识别方法。采用GAF理论将原始振动信号分别转换为格拉姆角和场(Gramian angular summationfield,简称GASF)和格拉姆角差场(Gramian angular difference field,简称GADF)二维图像,以转换后的GASF和GADF两类图像数据集为输入,基于LeNet⁃5结构下的浅层卷积神经网络模型,训练最优二维CNN模型用于结构损伤识别。以国际桥梁维护和安全协会提出的结构健康监测基准模型结构及一榀钢框架结构为例,研究振动信号转化为二维图像算法、卷积神经网络模型参数、传感器布置位置及测量噪声对识别结果的影响。结果表明:所提算法仅需单个传感器数据即可实现损伤识别的目的,数值模拟及模型试验的损伤识别准确率均为100%,单条样本测试时间为8.5 ms左右,满足结构健康监测在线损伤识别的需求,且受传感器布置位置和噪声程度影响较小;GADF图较GASF图收敛效率更高,震荡幅度更小,受局部最优值影响较小,在样本数量规模一致的状态下,更易训练生成最优二维CNN模型。

摘要： 声发射(AE)因其具有高灵敏度和较大面积连续监测的优点而被广泛应用于结构健康监测(SHM),特别是对裂纹萌生和扩展的监测。本文简要回顾了声发射技术的近期研究成果及其在SHM领域的工程应用。研究表明,声发射技术能够广泛应用于多种材料和结构的结构健康监测,包括复合材料、金属、混凝土和岩石等,以及不同类型的民用和工业应用,但其在判据建立以及阈值选取等方面有待进一步完善。裂纹监测是结构健康监测(SHM)的重要内容。

摘要： 针对具有可靠性鉴定需求的大量既有建筑物,目前普遍开展的监测项目主要为沉降、倾斜、变形等在短时间内变化不明显的数据监测。现阶段基于振动响应等动态数据的建筑可靠性鉴定尚缺乏深入研究及广泛运用。文章讨论现有标准涉及到的在振动响应方面的结构健康监测,包括结构安全性等级评定和建筑振动舒适度评价。

摘要： 碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)由于其优良的力学性能,在各个工业领域中发挥着重要作用,但如何对其进行结构健康监测是该技术进行实际应用时面临的一道难题。电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,ERT)是一种基于被测物体导电介质分布的结构健康监测技术,具有非侵入性、成本低、可视化、实时性好的优点。而CFRP也具有良好的导电性,因此,电阻层析成像技术作为一种新的CFRP结构健康监测手段受到了广泛关注。本文将介绍应用于CFRP结构健康监测方面的电阻层析成像技术发展路线,以及当前的最新研究动态。

摘要： 面向火箭结构健康监测,提出了一种基于深度学习的损伤检测方法,直接将多个通道的振动数据作为输入,并基于由长短时记忆网络LSTM(Long Short-Term Memory Networks)和残差卷积神经网络ResNe(t Residual Convolutional Neural Networks)组合而成的LSTM-ResNet网络进行损伤识别。其优点在于,首先利用LSTM提取信号的时间依赖特征,减轻了由某些通道信号缺失带来的影响,再利用ResNet在不损耗特征的情况下进一步提取空间特征,提高了训练效率和损伤辨识准确性。通过充液圆筒振动放水实验模拟火箭飞行状态下的燃料消耗,并基于自主构建的数据集和公用数据集对LSTM-ResNet、LSTM、ResNet以及ResNet-LSTM网络进行了训练,训练结果表明,LSTM-ResNet组合网络无论在传感器是否存在故障的情况下都具有更好的性能,损伤检测精度更高。

摘要： 该文基于科研实验平台和成果,构建了基于固有频率向量的结构健康监测实验教学系统,旨在使学生掌握结构健康监测基本理论知识的同时,进一步接触科技前沿,提高科研实践能力和学习热情。实践结果表明,该教学系统力学模型简单明确,实验方法具有先进性,实验结果演示度高,有助于学生快速理解和掌握结构健康监测基本原理和实现方式。

摘要： 论基础、技术路线、试验验证等方面,介绍了一种基于超声导波监测的车体结构健康监测技术,并以钩缓系统结构健康监测系统为例提出了一种超声导波监测系统软硬件构架的应用技术.该车体结构健康超声导波监测技术可以准确、高效地实现实时在线结构健康监测,为机车车体部件结构裂纹、磨损、腐蚀等损伤及失效问题提供有效的解决思路.该车体结构健康超声导波监测技术有效降低了车体检修维护成本,极大的提高机车整体运行的效益,是一种低成本、高效率、应用前景广阔的结构健康监测技术.

摘要： 管道安全关系到人类生命和财产安全,及时掌握管道结构健康状态是确保其安全运行的重要前提,超声导波由于其单点激励、检测距离远、全截面检测等突出优势,为管道结构健康监测提供了技术保障.通过对管道中导波传播特性研究,提出了一种输油管道超声导波监测系统,设计了一种基于包络相减和温度补偿的导波监测算法.对于F型管的实验表明,该管道监测系统得到的监测信号经导波监测算法处理后,信号信噪显著提高,可轻易判断管道缺陷精确位置,并且还能观察特定区域缺陷生长情况,及早发现管道缺陷和提出预警.

摘要： 对卫星结构中的裂纹、脱层及其他损伤进行及时且准确定位是确保服役卫星可靠、长寿命运行的必要手段,基于光纤的复合材料结构健康监测技术逐渐成为卫星可靠性设计的前提条件.本文阐述了光纤监测复合材料成型过程的原理,从光纤与材料的兼容性和光纤传感系统的集成化工艺角度出发系统阐述了建立光纤/复合材料系统的可行性,为未来卫星在轨的结构健康监测提供技术支撑.

摘要： 相比桥梁和建筑结构,盾构隧道结构的薄弱环节不显著,难以实施有效的全面监测.为此,本文引入先进的分布式光纤传感技术,并以此为核心技术建立了盾构隧道结构健康监测系统.首先,通过调查比较发现,分布式光纤传感技术可直接或间接监测除耐久性外的盾构隧道结构主要关键指标.基于分布式光纤传感技术建立盾构隧道的结构健康监测系统,包括光纤传感硬件系统、数据采集、存储与预处理系统、结构评估系统和评估报告发布系统.基于分布式光纤传感的优势,本系统具有广阔的应用前景.

摘要： 应力波通信技术在结构健康监测领域已受到广泛关注,本文开发面向结构健康临测的应力波通信激励模块.该模块采用三大子模块串级结构,能够对结构健康状态信息进行采集、扩频、调制、数/模转换、组帧,并进行幅值和功率放大.测试结果表明:该模块能够在载噪比低于2dB的情况下进行结构温度信息的传输,并且无误码,可解决特殊环境下难以采用电磁波进行传感信息通信难题.

摘要： 智能材料结构技术最早是从航空领域提出并开展研究的,结构健康监测(SHM)技术是智能材料研究的一个重要分支.根据试验机使用日历寿命的特点,提出一种基于结构健康监测的寿命管理方法,给出了试验机SHM技术的设计方案和飞机实施方法,对试验机延长日历寿命具有重要意义.

摘要： 盾构隧道越来越广泛的应用于地下交通工程及地下管道构筑物中,其结构健康监测是保障隧道长期健康服役和反馈隧道安全隐患的重要课题.布里渊光频域分析技术(Brillouin Optical Frequency Domain Analyzer,BOFDA)是近年来国际上发展起来的分布式光纤传感新技术,并开始应用于岩土体内部变形的监测.本文依托苏州轨道交通盾构隧道结构健康监测项目,将基于BOFDA的分布式光纤感测技术应用于盾构隧道施工和运营期的结构安全健康监测.作者设计了可行的监测方案,研发了合理的光纤传感器及配套夹具,对隧道环向收敛、纵向沉降以及伸缩缝的变形进行了监测,取得了一批反映盾构隧道施工和运营期的结构安全健康监测数据,并对隧道的健康状态进行了分析.监测结果表明:BOFDA技术可有效地对隧道结构变形异常点、渗漏点和管片错动处等准确定位和监测,具有分布式、长距离、耐腐蚀、成活率高等技术优势,是地铁盾构隧道施工和运营期结构健康监测的一种十分有效的新手段.

摘要： 结构健康监测是近年来发展起来的一种新的无损检测技术，它融合了传感、信号处理和数据库等多个专业相关技术。通过结构健康监测系统，用户可以获取结构在运营状态下的实际响应信息，并利用监测信息反演结构的性态，从而实现结构性能的准确评价，确保结构服役期的安全。为解决传感器优化布置中的信息冗余问题,提出了一种信息冗余度函数,将其与三维模态置信准则(TMAC)相结合,建立了一种既能保证模态振型可观性又能保证模态振型可区分性的传感器三维模态置信准则.为提高算法的求解效率,提出了一种等级划分狼群算法,采用双重编码的方式,克服了原狼群算法只能求解连续变量优化的问题;通过人工均匀法进行狼群数据的初始化,以保证初始数据的均匀性;并采用等级划分方法,避免群体内狼个体与头狼等级相似,增加狼群的多样性,提高算法的搜索效率.以一个桥梁基准模型为数值算例,进行参数敏感性分析以及三维传感器优化布置方案的选择.结果表明:等级划分狼群算法的搜索能力较原狼群算法有了大幅提高,能较好地解决传感器优化布置问题.

摘要： 根据东海大桥6年监测数据的周期变化特性,识别了运营条件下大桥模态频率变化的影响因素,采用偏相关系数和周期平均法对比了各因素的影响程度.研究发现,东海大桥的模态频率存在1年、1周、1d、12.42 h等变化周期,与结构温度、交通荷载、风荷载、海面高度等的变化周期相吻合;结构温度和交通荷载是引起该桥频率变化的最主要因素,它们在各周期上的相对影响大小不同;结构温度与各阶频率变化均呈负相关关系,而交通荷载与高阶频率的相关性可能不同于低阶频率.

摘要： 根据东海大桥6年监测数据的周期变化特性,识别了运营条件下大桥模态频率变化的影响因素,采用偏相关系数和周期平均法对比了各因素的影响程度.研究发现,东海大桥的模态频率存在1年、1周、1d、12.42 h等变化周期,与结构温度、交通荷载、风荷载、海面高度等的变化周期相吻合;结构温度和交通荷载是引起该桥频率变化的最主要因素,它们在各周期上的相对影响大小不同;结构温度与各阶频率变化均呈负相关关系,而交通荷载与高阶频率的相关性可能不同于低阶频率.

摘要： 本发明公开了一种车载储氢气瓶结构健康在线监测系统和监测方法，其中监测系统包括设置于瓶体上的多个传感器节点、连接传感器节点的数据处理单元；所述传感节点包括：阵列导波模块，用于实现气瓶内胆和缠绕层缺陷全覆盖监测；相控阵超声模块，用于实现缠绕层分层定点监测；声发射模块，用于实现缠绕层纤维断裂监测。该监测系统可以实现对车载储气瓶上不同位置的内胆裂纹、缠绕层分层以及纤维断裂等气瓶典型缺陷的实时、在线监测。

摘要： 本发明公开了一种船闸水工设施结构物健康监测的监测系统及监测方法，其中监测系统包括若干个水工设施结构物健康监测终端，均与若干个所述水工设施结构物健康监测终端相连的数据汇聚点，以及与数据汇聚点相连的数据传输与分析系统；若干个水工设施结构物健康监测终端分别安装在船闸的若干个待测位置处，用于获取对应待测位置处的监测数据、并将监测数据传输至数据汇聚点；数据汇聚点和数据传输与分析系统均部署在船闸的闸首工作间，分别用于接收、发送监测数据和对监测数据进行管理、分析、并得出船闸水工设施结构物的健康监测状态。方便部署，可为船闸提供早期预警及实时监控，维护成本低，使用寿命长，经济而实用。

摘要： 提供一种可以简单地解析小便信息，并且可以推断疾病的健康监测系统。健康监测系统，具备：存储构件，存储马桶的使用者的小便流入了的积水的温度的水温信息、每个前述马桶的钵体的形状信息、和前述积水的水量信息；测量构件，测量浸入在前述小便流入了的积水的二个的电极之间的电位差而产生电压信息；解析构件，基于前述形状信息或者前述水量信息的至少任一者、和前述水温信息，而通过使用了回归分析的预测模型解析小便的尿量；校正构件，基于前述水量信息、包含前述小便的尿量的小便信息、以及与前述马桶的积水有关的信息，而校正前述电压信息；分析构件，基于前述校正了的电压信息分析尿成分；及推断构件，基于前述分析了的尿成分，而推断前述使用者的疾病。

摘要： 一种城市基础设施的结构健康问题的监测系统和监测方法，星载sar包括有星载雷达模块、静态遥感模块、动态视频模块和数据处理模块，星载雷达模块用于全天时、全天候、全区域获取星载雷达影像，静态遥感模块用于全天时、全天候、全区域获取静态遥感影像，动态视频模块用于全天时、全天候、全区域获取动态视频影像；所述航拍无人机用于获取无人机局部影像；数据包括有星载雷达影像、静态遥感影像、动态视频影像、无人机局部影像或秒级或小时级无打扰清查数据。本发明可全天时、全天候、广覆盖；高分辨率，高精度(精度可达毫米级)；成本低(是常规测量手段成本的十分之一)；无需外业测量，节省大量人力、物力、财力；可获取历史形变。

摘要： 一种用于结构健康监测的智能触觉监测方法，包括以下步骤：获取结构的应变场信息；利用生成对抗网络进行应变场信息的补充；将应变场信息输入卷积神经网络，进行结构反演；将应变场信息与结构参数在网页端进行可视化。本发明将生成对抗网络应用于应变场信息补全，通过本发明的方法，在实践中可以补全已丢失50％信息的应变场并且将平均相对误差控制在10％以内。该算法可以使监测系统在传感器部分无效的情况下依然能正常工作；本发明通过卷积神经网络建立应变场与结构参数之间的关系，在使用过程中不需要知道任何先验物理知识，减少了应变场信息补全所需要的已知条件，同时，提高了应变场信息补全的效率，减少了时间消耗。

摘要： 现有的结构健康监测系统将多个传感装置的测量数据收集到1台计算机或中继装置时，由于传感装置的通信距离变长，导致通信时的消耗功率显著增加。而本发明提供一种结构健康监测系统以及结构健康监测方法，所述结构健康监测系统具备多个传感装置、多个收集装置以及数据处理装置，所述多个传感装置针对多个构造物分别各设置至少一个，检测作为对象的构造物的物理量，所述多个收集装置对应分别包含多个构造物中至少一个构造物的各构造物组而设置，分别以无线方式收集作为对象的构造物组中所包含的各构造物中所设置的各传感装置检测出的物理量数据，所述数据处理装置连接到多个收集装置，从多个收集装置接收由多个收集装置收集到的物理量数据。

摘要： 本发明涉及一种基于深度学习的结构体结构健康度监测设备及采用该设备的监测方法。所述健康度监测设备工作于被动监控模式或主动监测模式，包括：振动发生单元；传感单元；监控度监测装置。解决了传统人主观判断结构健康状况不准确的弊病，提供了更为科学量化的准确信息。本发明方法使用微调后的VGGish网络模型对监测设备采集的振动信号进行分类识别，得出结构健康度。本发明将深度学习技术运用到结构健康监测，避免了研究表征结构损伤状态传统特征的繁琐任务，使用深度学习网络模型自动学习特征实现分类识别。

摘要： 本发明公开了面向结构健康监测的蒙皮监测系统，包括柔性智能蒙皮、选通电路、STM32主控制器；柔性智能蒙皮包括柔性基底，柔性基底上密封封装呈阵列化的惯性倾角敏感单元，相邻两个惯性倾角敏感单元之间通过联通导线连接，每个惯性倾角敏感单元均连接同一个级联单元、信号输出单元，信号输出单元连接STM32主控制器；选通电路连接级联单元，用于对惯性倾角敏感单元扫描选通，控制惯性倾角敏感单元进行分时有序采样；STM32主控制器，通过IIC通信接口向选通电路发送控制信号，本发明面向结构健康监测的蒙皮监测系统及监测方法能够实现对中尺度构件“弯曲、扭转、倾斜等多种失效状态”的监测和重构。

摘要： 本发明公开了一种金属结构健康监测方法及监测用低温焊接方法，通过监测金属材料的电阻变化情况，实现实时的对金属材料的截面变化进行监控，在待监控金属结构的受力部位两端均匀焊接若干金属导线，所述金属导线中部连接电阻测量仪器，所述电阻测量仪器内具有无线通信模块，测量模块，供电模块，所述无线通信模块与中央控制器实现数据交换，所述中央控制器具有异常报警提醒装置，当电阻测量仪器测量数值超于预设范围时中央控制器进行报警，并显示对应测量仪器的位置及编号信息，解决上述现有技术中无法对通信铁塔、输变电铁塔，特殊结构桥梁的金属结构进行健康监测以及监测时高温焊接、钻孔铆接对金属结构造成受力损害的技术问题。

摘要： 一种用于结构健康监测的智能触觉监测方法，包括以下步骤：获取结构的应变场信息；利用生成对抗网络进行应变场信息的补充；将应变场信息输入卷积神经网络，进行结构反演；将应变场信息与结构参数在网页端进行可视化。本发明将生成对抗网络应用于应变场信息补全，通过本发明的方法，在实践中可以补全已丢失50％信息的应变场并且将平均相对误差控制在10％以内。该算法可以使监测系统在传感器部分无效的情况下依然能正常工作；本发明通过卷积神经网络建立应变场与结构参数之间的关系，在使用过程中不需要知道任何先验物理知识，减少了应变场信息补全所需要的已知条件，同时，提高了应变场信息补全的效率，减少了时间消耗。