一种压力容器的结构健康监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种压力容器的结构健康监测系统和方法，该系统包括：监测结构系统、信号采集处理系统和至少一个传感器系统，其中，所述传感器系统分别与所述监测结构系统和所述信号采集处理系统连接；所述监测结构系统用于构建被监测的压力容器；所述传感器系统用于对所述压力容器进行实时监测，并将监测数据发送给所述信号采集处理系统。本发明专利技术搭建了由承重结构、悬臂梁和定滑轮组成的压力容器对真实的压力容器进行模拟，以避免真实压力容器伴有的爆炸、泄露等风险，保障了实验人员的安全性，并通过多传感器测量和数据传输以方便后续数据融合与评估。融合与评估。融合与评估。

【技术实现步骤摘要】
一种压力容器的结构健康监测系统和方法


[0001]本专利技术涉及结构健康监测
，特别涉及一种压力容器的结构健康监测系统和方法。

技术介绍

[0002]结构健康监测技术是将保证工程结构的运行安全作为基本目标，通过各种传感器的部署来监测结构的各种物理量从而对结构状态和性能进行评估的一种新兴的技术。结构健康监测的概念在上个世纪三十年代被提出，逐步在机械、土木、航空航天等领域拓展，目前已经普遍被认可为是提高工程结构的健康和安全以及实现工程结构的可持续管理和长寿命的最有效的途径之一。
[0003]全球领先的结构健康监测技术机构之一是位于新墨西哥州阿尔伯克基市的桑迪亚国家实验室，在结构监测技术中，他们目前主要使用5种传感器，分别为光纤、碳纳米管、声
‑
超声、压电和真空比较监测，每种类型的传感器都可以根据其特有的监测方法来获取特定结构损伤的相关数据。光纤光栅传感器可以监测周围环境的温度和应变，其精度高，稳定性好，可以重复利用，但其配套设施如光纤光栅解调仪等成本较高。新型碳纳米传感技术可以在线监测气体、应变和温度，可以与复合材料进行一体化成型制备。超声无损监测技术主要运用在金属材料等质地均匀的材料的村上检测中，是这个领域中比较常用的监测技术。
[0004]压力容器自身内部环境不稳定，为保障设备安全性对其结构健康监测是必要的。并且压力容器的温度、压力和容器壁内的应变等参数相耦合，往往不能从单一传感器参数对该压力容器进行健康评估。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题中的至少一个，本专利技术公开提供了一种压力容器的结构健康监测系统和方法。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种压力容器的结构健康监测系统，该系统包括：监测结构系统、信号采集处理系统和至少一个传感器系统，其中，所述传感器系统分别与所述监测结构系统和所述信号采集处理系统连接；
[0007]所述监测结构系统用于构建被监测的监测结构；
[0008]所述传感器系统用于对所述监测结构进行实时监测，并将监测数据发送给所述信号采集处理系统。
[0009]可选地，所述监测结构系统包括承重结构、悬臂梁和定滑轮，所述承重结构构成监测结构的壳体，所述悬臂梁的一端固定在所述壳体的内壁，所述定滑轮固定在所述壳体顶部，所述悬臂梁的另一端与所述定滑轮之间通过绳索连接。
[0010]可选地，所述传感器系统包括温度传感器系统、压力传感器系统、应变传感器系统和加速度传感器系统，用于实时监测所述监测结构的温度、压力、应变和加速度。
[0011]可选地，所述温度传感器系统包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用
于测量标准温度，所述第二传感器用于测量对比温度，所述第一传感器包括PT100温度传感器，所述第二传感器包括FBG光学传感器。
[0012]可选地，所述PT100温度传感器包括PT100铂热电阻模块和以太网转换模块，所述PT100铂热电阻模块用于采集所述监测结构的环境温度，并将温度变化信息转换成电阻值的变化，所述以太网转换模块用于将变化的电阻值转换成数字量。
[0013]可选地，所述应变传感器系统包括第三传感器，所述第三传感器用于对悬臂梁的应变进行检测得到应变信息，所述第三传感器包括FBG光学传感器。
[0014]可选地，所述压力传感器系统用于测量大气压以及所述壳体内不同深度的压力。
[0015]可选地，所述压力传感器系统包括压力变送器模块和以太网转换模块，所述压力变送器模块用于采集所述监测结构内液压变化信息并转换成模拟的电流信号，所述以太网转换模块用于将所述模拟的电流信号换成TCP信号。
[0016]可选地，所述加速度传感器系统包括加速度计和信号转换模块，所述加速度计用于采集所述监测结构不同方向的加速度信息，所述信号转换模块用于将所述加速度信息转换为可进行网络传输的信号。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种压力容器的结构健康监测方法，该方法包括：
[0018]利用监测结构系统构建被监测的监测结构；
[0019]通过传感器系统对所述监测结构进行实时监测，并将监测数据发送给信号采集处理系统。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少存在以下有益效果：
[0021]本专利技术搭建了由承重结构、悬臂梁和定滑轮系统组成的监测结构系统，对监测结构进行了模拟，保障实验人员安全性。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术不同实施例提供的一种结构健康监测系统的结构框图；
[0024]图2是本专利技术不同实施例提供的一种监测结构系统3D内外部结构简图；
[0025]图3
‑
4是本专利技术不同实施例提供的一种压力容器的结构健康监测系统的结构框图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种压力容器的结构健康监测系统，该系统包括：监测结构系统、信号采集处理系统和至少一个传感器系统，其中，所述传感器系统分别
与所述监测结构系统和所述信号采集处理系统连接；
[0028]所述监测结构系统用于构建被监测的监测结构；
[0029]所述传感器系统用于对所述监测结构进行实时监测，并将监测数据发送给所述信号采集处理系统。
[0030]如图2所示，在本专利技术一个实施例中，所述监测结构系统包括承重结构1、悬臂梁2和定滑轮3，所述承重结构1构成监测结构的壳体，所述悬臂梁2的一端固定在所述壳体的内壁，所述定滑轮3固定在所述壳体顶部，所述悬臂梁的另一端与所述定滑轮之间通过绳索连接。
[0031]在该实施例中，监测结构系统由承重结构、悬臂梁和定滑轮组成，用来代替和模仿实际的监测结构，此处用于模仿压力容器。承重结构可以是个箱子，构成压力容器的壳体，悬臂梁固定在箱子内壁，箱子内会装入液体，用于模拟压力容器内部的液体环境，液体环境的温度和压力由传感器系统测量。悬臂梁用于模拟压力容器底部和内壁受到的应变情况，通过定滑轮改变力的方向，绳索的一端连接悬臂梁，另一端加砝码，可将砝码向下的重力转换为对悬臂梁向上的拉力使其产生变形，从而测量其应变。压力容器的振动是通过测量箱子的加速度来判定。为了方便测量箱子的移动，可以在箱子的底部安装万向轮。
[0032]如图3
‑
4所示，在本专利技术一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力容器的结构健康监测系统，其特征在于，该系统包括：监测结构系统、信号采集处理系统和至少一个传感器系统，其中，所述传感器系统分别与所述监测结构系统和所述信号采集处理系统连接；所述监测结构系统用于构建被监测的监测结构；所述传感器系统用于对所述监测结构进行实时监测，并将监测数据发送给所述信号采集处理系统。2.根据权利要求1所述压力容器的结构健康监测系统，其特征在于，所述监测结构系统包括承重结构、悬臂梁和定滑轮，所述承重结构构成监测结构的壳体，所述悬臂梁的一端固定在所述壳体的内壁，所述定滑轮固定在所述壳体顶部，所述悬臂梁的另一端与所述定滑轮之间通过绳索连接。3.根据权利要求2所述压力容器的结构健康监测系统，其特征在于，所述传感器系统包括温度传感器系统、压力传感器系统、应变传感器系统和加速度传感器系统，分别用于实时监测所述监测结构的温度、压力、应变和加速度。4.根据权利要求3所述压力容器的结构健康监测系统，其特征在于，所述温度传感器系统包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于测量标准温度，所述第二传感器用于测量对比温度，所述第一传感器包括PT100温度传感器，所述第二传感器包括FBG光学传感器。5.根据权利要求4所述压力容器的结构健康监测系统，其特征在于，所述PT100温度传感器包括PT100铂热电阻模块和以太...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁梅，李天源，董韶鹏，梅帅杰，崔晋，童成彬，孔繁星，焦宗夏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：