[发明专利]基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测系统及方法

说明书

本发明提供一种基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测系统及方法，该监测方法包括以下步骤：步骤一，在造船起重机的表面设置光纤光栅传感器阵列，给光纤光栅传感器阵列中每个检测传感器分配一个ID编码；步骤二，获取光纤光栅传感器阵列中所有检测传感器产生的光信号，将光信号进行解调获得电信号；步骤三，对电信号分析处理获得应力应变信息；步骤四，按照ID编码显示应力应变信息。

技术领域

本发明涉及工程器械应力监测技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测系统及方法。

背景技术

造船用门式起重机作为一种重要的物料搬运设备，在造船领域的重要作用日益凸显。门式起重机设备的使用过程中，其金属结构会逐渐受腐蚀、磨损等影响而产生变形，强度和刚度随之下降。日常生产中需要对造船起重机时常进行检测和保养，目前许多的船厂依然沿用“定期保养，事后维修”传统方式对起重机进行定期的检修。这种检修方式只能获知特定的非生产状态下的情况，并不能够反映起重机在整个工作状态下的情况，存在安全隐患。此外，由于传统方式往往需要进行停机检修，耗费人力物力，维护成本高。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测系统及方法，实时监测造船起重机的应力数据。

本发明提供的基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，在造船起重机的表面设置光纤光栅传感器阵列，给光纤光栅传感器阵列中每个检测传感器分配一个ID编码；步骤二，获取光纤光栅传感器阵列中所有检测传感器产生的光信号，将光信号进行解调获得电信号；步骤三，对电信号分析处理获得应力应变信息；步骤四，按照ID编码显示应力应变信息。

在本发明提供的基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中设置光纤光栅传感器阵列具体为：造船起重机的结构件数量设置为n，每个结构件的表面按照表面形状和表面积划分为k个特征区，每个特征区设置有至少一个感应位点，按照造船起重机的n个结构件设置n条光缆支线，每条光缆支线上连接j个检测传感器，j≥k，检测传感器对应设置在感应位点上。

在本发明提供的基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，其中，步骤三中对电信号的分析处理具体以下步骤：步骤1，将步骤二获取的电信号以电压信号输出；步骤2，将电压信号进行模数转换获得数字信号；步骤3，根据ID编码获取同一时间点所有感应位点的数字信号并进行排布，将排布结果作为造船起重机在该时间点的应力应变分布；步骤4，根据ID编码获取同一感应位点的所有历史数字信号；步骤5，将应力应变分布以及历史数字信号作为应力应变信息。

在本发明提供的基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，在光纤光栅传感器阵列中还相应设置与检测传感器对应的温度补偿传感器，按照步骤二将温度补偿传感器产生的光信号解调为电信号，按照步骤三中的步骤1、步骤2将温度补偿传感器的电信号处理为数字信号，在进行步骤3之前，根据温度补偿传感器的数字信号修正检测传感器的数字信号，并按照修正后检测传感器的数字信号进行后续的步骤3、4、5。

在本发明提供的基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，在设置光纤光栅传感器阵列后，还对造船起重机建立三维虚拟仿真模型，将ID编码在三维虚拟仿真模型的中的感应位点一一关联；按照三维虚拟仿真模型中的ID编码显示应力应变信息。

本发明还提供一种基于光纤光栅应变感应的造船起重机应力监测系统，具有这样的特征，包括：光纤光栅传感器阵列，包含与造船起重机的多个结构件对应的多条光缆支线，每条光缆支线连接有多个检测传感器，检测传感器贴附于结构件的表面；光纤光栅解调仪，与光纤光栅传感器阵列连接，具有多个光学接口，多个光学接口分别对应连接多条光缆支线；现场主机，与光纤光栅解调仪连接；以及监控电脑，与现场主机通信连接。