基于FBG传感技术的起重机健康监测系统设计

发布时间：2017-07-31 23:30

  本文关键词：基于FBG传感技术的起重机健康监测系统设计

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【摘要】：起重机械在我国工业领域广泛应用，其发展状况代表了一个国家工业化的发展水平。近年来随着我国经济的快速发展,起重机械在社会工程中扮演者越来越重要的角色，同时经济快速发展也对起重机械的安全运行提出了更高的要求。起重机械结构复杂，自身结构蕴藏着大量的危险因素，漫长服役过程不可避免产生损伤积累，加上长期超负荷工作，使得安全事故日益频发。一旦发生事故极有可能造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，对起重机械进行有效的实时健康监测及时发现异常情况对减少或避免突事故发生具有重要意义。本文在研究以往起重机健康监测基础上结合无线传输技术设计了一种基于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,简称FBG）的起重机健康监测系统。 首先分析国内外对于起重机健康监测方面的研究成果，经过对现有的监测技术的比较，选用光纤布拉格光栅传感技术对起重机进行健康监测，并阐述光纤布拉格光栅相关技术原理。然后提出了系统的总体设计思想，按模块介绍了监测系统硬件和软件组成及功能，进行系统的硬件选型。设计开发一种适用于起重机健康监测的光纤布拉格光栅应变传感器。此监测系统采用所研制的专用FBG传感器实现对起重机状态的实时监测，并能将监测信息通过GPRS网络传送到远程客户端，可实现不同客户端同时对起重机进行实时监测。 本文首先在实验室对所提出的起重机健康监测系统在起重机模拟实验机上进行了验证。实验结果表明该系统能准确的对起重机信息进行监测，，性能较为理想。并将系统应用于工程现场300吨大型门式起重机上，经过现场多次测试，该系统能对起重机的受力情况进行较准确的测量，能对起重机的健康状况进行实时在线监测。
【关键词】：起重机健康监测 光纤布拉格光栅 GPRS 应变监测
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH21;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景和意义9-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 目前存在的问题15-16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 第二章 起重机健康监测基础18-31
• 2.1 起重机常见失效模式及监测技术18-21
• 2.1.1 起重机常见失效模式18
• 2.1.2 起重机监测技术18-21
• 2.2 光纤光栅的制作及特性21-22
• 2.3 光纤布拉格光栅原理22-24
• 2.4 光纤光栅传感模型24-27
• 2.4.1 轴向应力下光纤光栅传感模型24-25
• 2.4.2 温度模型25
• 2.4.3 应变-温度交叉模型25-26
• 2.4.4 温度补偿26-27
• 2.5 光纤光栅解调技术27-30
• 2.6 小结30-31
• 第三章 基于 FBG 的起重机健康监测系统设计31-52
• 3.1 系统的一般设计流程与原则31-32
• 3.2 基于 FBG 的起重机健康监测系统设计32-33
• 3.3 信号传感模块33-38
• 3.3.1 光纤布拉格光栅传感器设计33-35
• 3.3.2 传感器性能测试35-38
• 3.4 数据采集模块38-39
• 3.5 数据传输模块39-42
• 3.5.1 GPRS 网络40
• 3.5.2 GPRS 传输模块40-42
• 3.6 软件系统设计42-51
• 3.6.1 结构健康监测软件系统的整体设计42-45
• 3.6.2 设备设置模块45-46
• 3.6.3 连接设置模块46
• 3.6.4 显示模块46-48
• 3.6.5 数据库管理48-49
• 3.6.6 起重机健康监测系统49-51
• 3.7 小结51-52
• 第四章 基于 FBG 的起重机健康监测系统应用52-61
• 4.1 基于 FBG 的起重机健康监测系统的实验验证52-57
• 4.1.1 实验目的52
• 4.1.2 实验环境及工具52-53
• 4.1.3 传感器布设点的选取及实验过程53-55
• 4.1.4 实验结果55-57
• 4.2 工程应用57-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 总结61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 李晓林;张亚勇;;光纤光栅温度应力同时区分测量技术的新进展[J];传感器与微系统;2007年03期

2 赵廷超,黄尚廉,陈伟民;机敏土建结构中光纤传感技术的研究综述[J];重庆大学学报(自然科学版);1997年05期

3 贾振安;葛朋;乔学光;王佳;雍振;;分布式光纤光栅传感系统的波长检测技术[J];光通信技术;2008年03期

4 欧进萍,肖仪清,黄虎杰,段忠东,张涛,李维星;海洋平台结构实时安全监测系统[J];海洋工程;2001年02期

5 彭强,孙宇;无线接入技术及其在远程故障诊断中的应用研究[J];计算机应用研究;2004年04期

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本文编号：601624