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声发射结构健康监测系统

结构健康监测是指工程结构实施损伤监测和识别,这里所说的损伤包括材料特性的改变或结构系统的改变。结构健康监测过程就是使用传感器阵列来获取损伤信号,通过对这些损伤信号的统计和分析来确定当前结构的健康状况。声发射结构健康监测系统就是利用声发射技术对特种设备、桥梁等做长期监测的过程,以达到使特种设备、桥梁等结构安全运行、延长使用寿命,避免发生事故的目的。
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结构健康监测是指工程结构实施损伤监测和识别,这里所说的损伤包括材料特性的改变或结构系统的改变。结构健康监测过程就是使用传感器阵列来获取损伤信号,通过对这些损伤信号的统计和分析来确定当前结构的健康状况。声发射结构健康监测系统就是利用声发射技术对特种设备、桥梁等做长期监测的过程,以达到使特种设备、桥梁等结构安全运行、延长使用寿命,避免发生事故的目的。

 


声发射监测流程图

 

声发射监测的优点:

  • 结构运行中实现监测
  • 监测已知或隐藏的缺陷并实现定位
  • 全天24小时监测和预警
  • 一个系统可以集成各种类型的传感器
  • 定制解决方案

德国Vallen公司声发射监测系统主要由多通道AMSY-6声发射采集系统、自动化管理软件和云数据平台组成。多通道AMSY-6声发射采集系统已在其他资料中有详细介绍,这里主要介绍自动化管理软件和云数据平台。

Vallen自动化管理软件是监测系统中的核心软件模块。该软件主要可以实现数据采集、数据分析(可视化)、报警处理、数据通信和数据存储。操作人员可以自定义需要完成的任务,如传感器耦合状态的验证、数据存储和上传到云平台、超过预设门槛的报警和报警处理方式等。

 


 德国Vallen公司声发射监测系统组成示意图

 

云端数据平台是德国Vallen公司最新推出的云端访问平台,主要用于声发射长期监测的数据查看,用户可以在有网络的任何位置查看监测的数据和结果,真正实现了声发射监测数据的实时性和有效性。

前端由德国Vallen公司声发射系统采集数据并上传到云服务器,用户通过可自定义显示内容的云端数据平台对数据进行查看。定义的内容有声发射特征参数图,如幅值与时间的经历图、能量与时间的经历图和定位图等,图形形式有柱状图、点状图、线状图等。该平台可兼容电脑和智能手机,可以*.CSV格式和*.png格式导出数据。
 

云端数据平台整体布局图

 


 云端数据平台局部详细分布图

 

应用案例1:新加坡港口集装箱起重机的长期监测

 

集装箱起重机照片
 

监测系统示意图

 

任务:利用声发射系统对港口集装箱起重机进行长期监测

目标:由监测结果作为集装箱起重机维修和停用的依据

前期测试:

  • 起重机在正常工作条件下进行监测
  • 人造裂纹、断铅验证
  • 人造裂纹和断铅都能被检测到并准确定位 
  • 成功预报危险并自动发生报警信息

 

 

 测试结果图

 

成功点:

  • 成功监测到裂纹扩展
  • 成功对裂纹进行定位并得到其他无损检测方法的验证
  • 实现全体24小时监测

应用案例2:德国西南部Gänstorbrücke 桥的监测
 


声发射桥梁监测示意图

 

任务:桥梁钢筋混泥土中钢筋断裂的实时监测和自动报警

目前:全天候监测并自动发出报警信息
 


大型钢筋混凝土结构实验室测试
 


钢筋混泥土弯曲试验

 

 
现场测试图(为传感器的布置提供依据)
 


现场布置示意图 

 


云数据平台结果显示界面
 


温度显示图
 

 
能量与通道分布图

 


幅度与时间图
 


定位图
 


定位图中的能量显示 

 

应用案例3:高速公路桥金属部分的监测

任务:高速公路桥金属部分的监测

目标:提前预警危险区域,避免不必要的道路封闭

成功点:成功监测到裂纹并得到验证

 

 


高速公路桥金属部分监测现场图

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序号

名称

说明

序号

名称

说明

1

AMSY-6声发射采集系统

包括主机箱、采集卡、声发射传感器、采集软件、计算机等。

4

其他传感器

温度、风速等。

2

远程控制软件

远程读取和显示采集数据。

5

配套的电源和防护设施

不可间断的电源、AMSY-6声发射采集系统的防护设施。

3

服务器

存储数据。

6

随机资料

1份

注:该系统一般为定制产品,配置清单因项目会有所不同。

声发射结构健康监测系统视频:

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