一种船闸人字门健康状态在线监测的传感器布置方法

摘要

本发明公开了一种船闸人字门健康状态在线监测的传感器布置方法，根据人字门门体整体受力情况，位于水下门体结构的门枢、门中缝、底止水、背拉杆以及在船闸开启闭过程中位于顶枢的AB杆为整个人字门受力最大的部位，在这些位置布设光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤裂纹检测传感器；其中光纤光栅应变传感器阵列用来实时检测门体受力部位产生的形变位移量，光纤光栅温度传感器阵列用来进行温度补偿，光纤裂纹检测传感器用来检测光纤是否发生断裂，从而判断检测点是否出现裂纹，同时在船闸运行时，门体各部分受力不均，会产生不同频率的振动，通过布设光纤振动传感器来实时检测门体上下跳动位移量。

主权项

一种船闸人字门健康状态在线监测的传感器布置方法，其特征在于：包括以下步骤：A、确定光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的位置和个数：光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器采用分布式安装的方式布设在门枢(5)、门中缝(4)内侧面两侧，其个数由下列公式确定：$\frac{L-P}{h}+1<<n<<\frac{L}{h}$其中：L为船闸正常运行时淹没水下部分高度，P为底止水(6)高度，h为门体每层高度，n为光纤光栅应变/温度传感器个数，n取整数；在底止水(6)部分选取左、中、右三处具有代表性的测试点布设光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器；在人字门开启闭过程中，主要靠AB杆(8)施加外力使其缓慢匀速做圆周运动，因此AB杆(8)在整个船闸运行中受力最大，最易产生形变，对人字门造成不可逆损伤，在AB杆(8)的上表面和侧表面布设光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器进行实时监测是很有必要的；背拉杆(7)包括交叉布置的主背拉杆和副背拉杆，起到紧凑门体结构、均匀门体受力的作用，在船闸运行时其受力情况往往反映整个门体的受力情况；而主副背拉杆相交处(1)、主背拉杆节点板处(2)和副背拉杆节点板处(3)是背拉杆(7)的关键部位，受力明显且具有代表性，选取作为光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器监测布设点；B、确定光纤裂纹检测传感器的位置和个数：由于人字门水下部分在船闸运行、开闭合过程中受水流冲击和水体内一些微生物、漂浮物的影响较大，故选取在人字门背水面靠近门枢(5)和门中缝(4)位置由下向上6格布设光纤裂纹检测传感器，每格布置一个，共计12个；并且底止水(6)门体背水面横向中心线处亦为裂纹易发生区域，在此区域布设光纤裂纹检测传感器；C、确定光纤振动传感器的位置和个数：在船闸运行过程中，门体各个部位都会产生不同程度的振动，其中垂直于门体和沿门轴方向的振动最为明显，对实际工程中监测人字门健康状态也最具影响意义，因此在人字门顶枢、连门轴、底枢和启闭齿轮4个位置布设振动监测点，每一监测点均在y、z两个方向布设光纤振动传感器，共计8个。