主梁结构疲劳裂纹监控系统及起重机技术方案

本发明专利技术公开一种主梁结构疲劳裂纹监控系统及起重机，涉及起重机结构健康监测技术领域，用于解决现有技术中对于起重机主梁的安全状况缺少实时监控设备的技术问题。所述主梁结构疲劳裂纹监控系统，包括：信号连接的监控主机和监控终端；监控终端采用作为上位机的监控软件，用于控制监控主机的工作，并对主梁结构上的裂纹损伤状况进行判定；监控主机包括：主控单元，以及与主控单元连接的波形发射卡，波形发射卡连接有功率放大模块，功率放大模块连接有通道选择开关，通道选择开关连接有数据采集卡，数据采集卡与主控单元连接；通道选择开关还与传感器网络中的多个PZT传感器连接，且多个PZT传感器安装在主梁结构上。本发明专利技术主要应用于起重机中。

【技术实现步骤摘要】
主梁结构疲劳裂纹监控系统及起重机
本专利技术涉及起重机结构健康监测
，尤其涉及一种主梁结构疲劳裂纹监控系统及起重机。
技术介绍
起重机是承担货物吊装和搬运任务的重要机械，广泛应用于码头、厂房、室内外仓库等场所，在国民生产中起着相当重要的作用。为了生产与制造的方便，起重机主梁结构通常采用焊接的方式把板梁焊接成完整的箱型梁。正常工作时，箱型梁在交变载荷长期作用下容易出现疲劳破坏，在应力集中部位首先出现疲劳裂纹的萌生，之后随着加载次数的增加，疲劳裂纹的长度不断扩展，直至最终引起起重机主梁断裂，造成灾难性事故。当前，我国对于起重机的检验仍以每年进行一次的定期检验为主，比较通用的方法是目视和超声波检测。由于起重机主梁工作位置高，服役条件差，落满灰尘或铁屑，接触不便，因此除了定期检验外很少进行巡检。对于工作于户外的大型起重机结构，主梁位置高，接触不便，驾驶室与主梁之间距离较远，对于主梁的安全状况缺少实时监控技术和设备。因此，如何提供一种起重机主梁结构疲劳裂纹监控系统，能够对起重机主梁结构的疲劳裂纹进行实时损伤监测，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主梁结构疲劳裂纹监控系统及起重机，用于解决现有技术中对于起重机主梁的安全状况缺少实时监控设备的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种主梁结构疲劳裂纹监控系统，包括：信号连接的监控主机和监控终端；所述监控终端采用作为上位机的监控软件，用于控制所述监控主机的工作，并对所述主梁结构上的裂纹损伤状况进行判定；所述监控主机包括：主控单元，以及与所述主控单元连接的波形发射卡，所述波形发射卡连接有功率放大模块，所述功率放大模块连接有通道选择开关，所述通道选择开关连接有数据采集卡，所述数据采集卡与所述主控单元连接；所述通道选择开关还与传感器网络中的多个PZT传感器连接，且多个所述PZT传感器安装在所述主梁结构上。实际应用时，所述监控主机安装于所述主梁结构上，所述监控终端设置于起重机操作室或起重机工作位置处的值班室内；所述监控终端与所述监控主机之间通过WIFI信号或者Zigbee无线传输模块连接。其中，所述PZT传感器连接有电荷放大器，所述电荷放大器用于将所述PZT传感器接受到的由所述波形发射卡发射出的Lamb波信号放大。具体地，所述监控主机还包括：电源单元，所述电源单元与所述主控单元连接，用于为所述主控单元供电。进一步地，所述电源单元装设有可拆卸的锂离子电池充电模块。更进一步地，所述监控主机还包括：全密封结构的机箱，所述主控单元、所述波形发射卡、所述功率放大模块、所述通道选择开关、所述数据采集卡、所述电荷放大器和所述电源单元均安装在所述机箱内部。实际应用时，多个所述PZT传感器在所述主梁结构上等间距分布。其中，多个所述PZT传感器通过强力胶粘贴固定在所述主梁结构上。具体地，所述主控单元具有远程唤醒模块。相对于现有技术，本专利技术所述的主梁结构疲劳裂纹监控系统具有以下优势：本专利技术提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统中，由于设置有监控主机和监控终端，且监控主机设置有主控单元、波形发射卡、功率放大模块、通道选择开关、数据采集卡及PZT传感器，因此能够在起重机主梁上发挥疲劳裂纹监测作用，不需要人员到主梁上开展定期巡检，方便于检测盲区和难接触部位的裂纹监测，提升监测效率。一种起重机，包括：如上述任一项所述的主梁结构疲劳裂纹监控系统。所述起重机与上述主梁结构疲劳裂纹监控系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明图1为本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统的框架结构图；图2为本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统中PZT传感器的安装位置图；图3为本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统中激励信号的波形示意图；图4a-4b为本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统中接收信号的波形示意图；图5a-5b为本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统检测到的裂纹引起的差信号检测结果的示意图。附图标记：A-监控主机；B-监控终端；C-主梁结构；1-主控单元；2-波形发射卡；3-功率放大模块；4-通道选择开关；5-数据采集卡；6-PZT传感器；7-电源单元。具体实施方式为了便于理解，下面结合说明书附图，对本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统及起重机进行详细描述。本专利技术实施例提供一种主梁结构疲劳裂纹监控系统，如图1和图2所示，包括：信号连接的监控主机A和监控终端B；其中，监控终端B采用作为上位机的监控软件，用于控制监控主机A的工作，并对主梁结构C上的裂纹损伤状况进行判定；具体地，监控主机A包括：主控单元1，以及与主控单元1连接的波形发射卡2，波形发射卡2连接有功率放大模块3，功率放大模块3连接有通道选择开关4，通道选择开关4连接有数据采集卡5，数据采集卡5与主控单元1连接；进一步地，通道选择开关4还与传感器网络中的多个PZT传感器6连接，且多个PZT传感器6安装在主梁结构C上。相对于现有技术，本专利技术所述的主梁结构疲劳裂纹监控系统具有以下优势：本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统中，由于设置有监控主机A和监控终端B，且监控主机A设置有主控单元1、波形发射卡2、功率放大模块3、通道选择开关4、数据采集卡5及PZT传感器6，因此能够在起重机主梁上发挥疲劳裂纹监测作用，不需要人员到主梁上开展定期巡检，方便于检测盲区和难接触部位的裂纹监测，提升监测效率。此外，本专利技术实施例提供的主梁结构疲劳裂纹监控系统，对于已经发现疲劳裂纹的主梁部位，可以实时监控主梁裂纹的扩展状态，既避免了裂纹扩展过快无法掌控的风险，又避免了设备过早报废造成的资源浪费。此处需要补充说明的是，占硬件主要投资部分的监控主机A在完成某一台起重机监测任务后可以方便的转移到另外一台起重机的监测现场，设备具有非常好的移植性。实际应用时，上述监控终端B可以采用作为上位机的监控软件，安装在个人计算机系统中；由LabVIEW软件编写，负责控制监控主机A的工作，并对接收到的PZT传感器6的Lamb波数据进行分析，对起重机主梁上的裂纹损伤状况进行判定。具体安装时，上述监控主机A可以通过螺栓固定安装于主梁结构C的端部上，监控终端B可以设置于起重机操作室，也可以不设置固定位置的监控终端B，将监控上位机软件安装于笔记本电脑，笔记本电脑作为移动式监控终端B在起重机工作位置附近的值班室使用。其中，上述监控终端B与监控主机A之间可以通过WIFI信号或者Zigbee无线传输模块进行远程无线连接。具体地，WIFI接收器可以用于实现监控主机A和监控终端B的网络连接；监控终端B通过WIFI接收器将开启监控主机A，设置PZT传感器6的发射和接收通道，Lamb激发参数（例如：发射频率、波峰数量、间隔时间等信息），数据采集卡5的采样控制信息等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主梁结构疲劳裂纹监控系统，其特征在于，包括：信号连接的监控主机和监控终端；所述监控终端采用作为上位机的监控软件，用于控制所述监控主机的工作，并对所述主梁结构上的裂纹损伤状况进行判定；/n所述监控主机包括：主控单元，以及与所述主控单元连接的波形发射卡，所述波形发射卡连接有功率放大模块，所述功率放大模块连接有通道选择开关，所述通道选择开关连接有数据采集卡，所述数据采集卡与所述主控单元连接；所述通道选择开关还与传感器网络中的多个PZT传感器连接，且多个所述PZT传感器安装在所述主梁结构上。/n

【技术特征摘要】
1.一种主梁结构疲劳裂纹监控系统，其特征在于，包括：信号连接的监控主机和监控终端；所述监控终端采用作为上位机的监控软件，用于控制所述监控主机的工作，并对所述主梁结构上的裂纹损伤状况进行判定；
所述监控主机包括：主控单元，以及与所述主控单元连接的波形发射卡，所述波形发射卡连接有功率放大模块，所述功率放大模块连接有通道选择开关，所述通道选择开关连接有数据采集卡，所述数据采集卡与所述主控单元连接；所述通道选择开关还与传感器网络中的多个PZT传感器连接，且多个所述PZT传感器安装在所述主梁结构上。


2.根据权利要求1所述的主梁结构疲劳裂纹监控系统，其特征在于，所述监控主机安装于所述主梁结构上，所述监控终端设置于起重机操作室或起重机工作位置处的值班室内；
所述监控终端与所述监控主机之间通过WIFI信号或者Zigbee无线传输模块连接。


3.根据权利要求1所述的主梁结构疲劳裂纹监控系统，其特征在于，所述PZT传感器连接有电荷放大器，所述电荷放大器用于将所述PZT传感器接受到的由所述波形发射卡发射出的Lamb波信号放大。


4.根据权利要求3所述的主...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏宇航，李继承，杨宁祥，梁敏健，林晓明，陈建勋，
申请(专利权)人：广东省特种设备检测研究院珠海检测院，
类型：发明
国别省市：广东;44