一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，包括：至少一个加速传感器、力传感器、扫频式激振器、激振器驱动模块、加速度采集转换模块、激振力采集转换模块、主控制器及计算机分析系统。本发明专利技术还公开了一种运载工具粘接结构健康状态离线检测方法，主要原理是首先测试健康状态下，包括各种车辆、船舶、航空航天器等运载工具粘接结构局部的动力学特性，作为健康状态的判定基准，然后在运载工具服役期间定期检测其粘接结构局部的动力学特性，并与健康状态的局部的动力学特性进行对比，根据其变化情况判断粘接结构的健康状态。根据其变化情况判断粘接结构的健康状态。根据其变化情况判断粘接结构的健康状态。

【技术实现步骤摘要】
一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置及其检测方法


[0001]本专利技术涉及运载工具安全
，更具体的是，本专利技术涉及一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置及其检测方法。

技术介绍

[0002]粘接作为一种新型连接工艺随着材料科学的快速发展，在各种现代运载工具上的应用日益广泛。例如乘用车的前后风档、公路客车与轨道列车的车窗、车辆及飞机上的各种复合材料部件普遍采用粘结或以粘接为基础的复合连接工艺。
[0003]粘接作为新型连接工艺虽有其一系列独特的优点，但目前的粘接剂绝大多数为高分子材料，与传统金属材料的最大差别是会随使用时间的累积发生老化，导致各项性能指标不同程度的下降，在运载工具的服役过程中粘接结构在粘接界面发生失效的情况时有发生，对运载工具的安全运行造成不同程度的影响，特别是对高速列车、飞机及其它高速运载工具，可能造成严重后果。
[0004]因此，亟需研发一种能在运载工具服役期间对其粘接结构进行实时监控或定期检测的粘接结构健康监控检测装置，这对确保含有粘接结构的运载工具的运行安全具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是设计开发了一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，能够在运载工具服役期间对其粘接结构的健康状态实现离线检测，提高了实用性的同时实现无损检测。
[0006]本专利技术还设计开发了一种运载工具粘接结构健康状态离线检测方法，基于粘接结构的局部动力学特性，实现对运载工具粘接结构的健康状态离线检测的同时，不会对粘接结构造成任何损伤。r/>[0007]本专利技术提供的技术方案为：
[0008]一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，包括：
[0009]至少一个加速传感器，其设置在被测运载工具粘接结构上；
[0010]加速度采集转换模块，其与所述至少一个加速传感器相连接，用于信号的转换和多个参数的运算处理；
[0011]扫频式激振器；
[0012]力传感器，其一端固定于所述扫频式激振器的激振头上，另一端可选择的设置在所述被测运载工具粘接结构上或至少一个加速传感器上；
[0013]激振力采集转换模块，其与所述力传感器相连接；
[0014]激振器驱动模块，其与所述扫频式激振器相连接，用于为所述扫频式激振器提供扫频驱动信号；
[0015]主控制器，其与所述加速度采集转换模块、激振力采集转换模块和激振器驱动模
块相连接，用于信号的传输和指令的下达；
[0016]计算机分析系统，其与所述主控制器相连接，用于数据的存储和查询；
[0017]其中，所述至少一个加速传感器通过磁力扣、无痕胶或真空吸盘设置在所述被测运载工具粘接结构上。
[0018]优选的是，所述至少一个加速传感器和力传感器均为侧出线传感器。
[0019]优选的是，还包括：
[0020]缓冲件，其设置在所述力传感器和被测运载工具粘接结构之间。
[0021]优选的是，所述扫频式激振器的加载方式为手持加载或机械臂加载。
[0022]一种运载工具粘接结构健康状态离线检测方法，使用所述的运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，包括如下步骤：
[0023]步骤一、选取n个基准样本，在所述n个基准样本上选定相同的m个检测点；
[0024]步骤二、依次单独对检测点施加不同频率的激励，分别计算n个基准样本上所有检测点的幅频特性数据：
[0025]δ
ij
(f)＝U
ij
(f)/F
ij
(f)；
[0026]式中，δ
ij
(f)为第i个基准样本上第j个检测点的幅频特性数据，U
ij
(f)为第i个基准样本上第j个检测点的位移幅值随扫频频率f的变化规律，F
ij
(f)为第i个基准样本上第j个检测点的激励载荷幅值随扫频频率f的变化规律，i＝1～n，j＝1～m；
[0027]步骤三、将所述幅频特性数据按照检测点分为m组，每组包含n个基准样本的幅频特性数据，建立m个扫频频率坐标系，并提取第j个检测点对应的n条幅频特性数据的上包络线C
j
(f)和下包络线D
j
(f)，且[D
j
(f)
‑
Δ
j
,C
j
(f)+
j
Δ]为第j个检测点的幅频特性健康区间；
[0028]其中，Δ
j
为包络线偏移量，所述扫频频率坐标系为二维直角坐标系，横坐标为扫频频率，纵坐标为幅频特性数据；
[0029]步骤四、对实际应用中的运载工具粘接结构选定与基准样本上相同的检测点，并获得所有检测点的实时幅频特性数据：
[0030]若所有检测点的实时幅频特性数据均在幅频特性健康区间内，则所述运载工具粘接结构处于健康状态；
[0031]若0＜x
t
＜10％x
s
且Δr
k
＜10％Δf，则所述运载工具粘接结构存在安全隐患，将检测周期缩短至初始检测周期的一半，继续检测；
[0032]其中，x
t
为超出幅频特性健康区间的检测点的数量，x
s
为检测点的总数量，Δr
k
为超出幅频特性健康区间的第k个检测点的超出幅度，Δf为对应扫频频率的上包络线和下包络线差值：
[0033]Δf＝D
j
(f)
‑
C
j
(f)；
[0034]若x
t
≥10％x
s
或Δr
k
≥10％Δf，则所述运载工具粘接结构处于失效风险情况。
[0035]优选的是，所述检测点的选取具体包括：
[0036]将被测运载工具粘接结构的边界划分为直线段和曲线段，选取粘接结构的形心、每个直线段的中点和每个曲线段的中点作为检测点，并且当边界由两段及两段以上的曲线构成时，将每段基本曲线划分为一段后再选取检测点。
[0037]优选的是，所述包络线偏移量满足：
[0038][0039]式中，n
f
为设计安全系数，n
l
为失效后的风险系数，l＝1～5，n
c
为维修成本系数，n
g
为基准样本实验数据的置信度。
[0040]优选的是，所述失效后的风险系数满足：
[0041]n1＝0.8～1；
[0042]n2＝0.6～0.8；
[0043]n3＝0.4～0.6；
[0044]n4＝0.2～0.4；
[0045]n5＝0.0～0.2；
[0046]其中，n1为最高风险级，n2为高风险级，n3为中风险级，n4为低风险级，n5为无风险级。
[0047]优选的是，所述维修成本系数满足：
[0048]当ω＞10％z时，n
c...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，其特征在于，包括：至少一个加速传感器，其设置在被测运载工具粘接结构上；加速度采集转换模块，其与所述至少一个加速传感器相连接，用于信号的转换和多个参数的运算处理；扫频式激振器；力传感器，其一端固定于所述扫频式激振器的激振头上，另一端可选择的设置在所述被测运载工具粘接结构上或至少一个加速传感器上；激振力采集转换模块，其与所述力传感器相连接；激振器驱动模块，其与所述扫频式激振器相连接，用于为所述扫频式激振器提供扫频驱动信号；主控制器，其与所述加速度采集转换模块、激振力采集转换模块和激振器驱动模块相连接，用于信号的传输和指令的下达；计算机分析系统，其与所述主控制器相连接，用于数据的存储和查询；其中，所述至少一个加速传感器通过磁力扣、无痕胶或真空吸盘设置在所述被测运载工具粘接结构上。2.如权利要求1所述的运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，其特征在于，所述至少一个加速传感器和力传感器均为侧出线传感器。3.如权利要求2所述的运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，其特征在于，还包括：缓冲件，其设置在所述力传感器和被测运载工具粘接结构之间。4.如权利要求3所述的运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，其特征在于，所述扫频式激振器的加载方式为手持加载或机械臂加载。5.一种运载工具粘接结构健康状态离线检测方法，使用如权利要求1
‑
4任意一项所述的运载工具粘接结构健康状态离线检测装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、选取n个基准样本，在所述n个基准样本上选定相同的m个检测点；步骤二、依次单独对检测点施加不同频率的激励，分别计算n个基准样本上所有检测点的幅频特性数据：δ
ij
(f)＝U
ij
(f)/F
ij
(f)；式中，δ
ij
(f)为第i个基准样本上第j个检测点的幅频特性数据，U
ij
(f)为第i个基准样本上第j个检测点的位移幅值随扫频频率f的变化规律，F
ij
(f)为第i个基准样本上第j个检测点的激励载荷幅值随扫频频率f的变化规律，i＝1～n，j＝1～m；步骤三、将所述幅频特性数据按照检测点分为m组，每组包含n个基准样本的幅频特性数据，建立m个扫频频率坐标系，并提取第j个检测点对应的n条幅频特性数据的上包络线C
j
(f)和下包络线D
j
(f)，且[D
j
(f)
‑
Δ
j
,C
j
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：那瑞峰，王振，杜红梅，闫雅坤，
申请(专利权)人：吉林冠腾自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：