基于光纤声发射的起重机械监测系统应用研究

摘要

起重机械在我国重工业领域应用广泛。其数量庞大，结构复杂，超负荷的工作量使得安全事故日益频发。当前利用常规检测对起重机械进行检测耗时费力，需要起重机停止作业。而对起重机械在运行状态下的关键部位的结构损伤却很难及时发现，导致起重机械检测合格后依然会在运行时发生重大事故。故亟需解决起重机械实时监测的问题。基于此种需求，本文以国家质检公益性行业科研专项《基于光纤声发射传感器的大型起重机械局部损伤监测系统研究》为来源，介绍基于光纤传输的局部损伤监测系统并开展实验应用。
　　首先以门座式起重机为例总结其主要的结构损伤模式，包括锈蚀，疲劳裂纹和焊缝缺陷。比较现有的起重机械监测技术并发现远距离监测所面临的问题。介绍声发射检测机理及光纤传输技术，总结起重机的主要声发射源。基于此详细介绍基于声发射的光纤传感监测系统。
　　本系统采用压电式声发射传感器进行信号采集，通过前端放大器进行信号放大，并将模拟信号调理为A/D芯片能够接收的标准信号。利用声发射采集卡进行信号的特征提取和波形采集。最后通过光纤传输到上位机软件进行数据处理和显示。系统可以初步实现长距离传输，并可以实时分析采集信号，对异常状态进行报警，警示操作人员及时停机检查维修，降低事故发生率。
　　最后利用监测系统开展实验研究。在实验室设计了Q235钢材拉伸实验和大型构件承重加载试验。对比验证了思路的可行性和监测系统的可靠性。进一步在现场开展实际应用并取得初步理想的效果。

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第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景和意义

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.4 本文主要工作

第二章 大型起重机械的损伤模式和监测技术

2.1 门座式起重机的典型结构

2.2 门座式起重机的常见损伤模式研究

2.3 起重机械监测技术

第三章 大型起重机械光纤声发射技术理论基础

3.1 声发射检测原理3.1.1 声发射的产生

3.2 光纤传输技术

3.3 起重机光纤声发射系统研究

3.4 本章小结

第四章 基于光纤声发射技术的局部损伤监测系统

4.1 监测系统整体介绍

4.2 声发射传感器阵列

4.3 光纤声发射预处理子系统

4.4 光纤声发射传输子系统

4.5 软件系统设计

4.6 本章小结

第五章 光纤声发射监测系统试验及应用

5.1 系统的拉伸实验

5.2 系统的大型构件加载实验

5.3 现场应用

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要工作总结

6.2 下一步研究方向展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢