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基于FBG传感技术的起重机健康监测系统设计

陈晓军  
【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。


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