基于生命年轮仿生机制的无线智能疲劳监测系统

摘要

一种基于生命年轮仿生机制的无线智能疲劳监测系统，属于工程结构安全监测技术领域。其特征是：模拟年轮仿生机制，首先，采用嵌入式微处理技术实现待测对象局部应力信号的拾取。其次，采用疲劳荷载谱雨流法实现应变信号疲劳交变特征参数提取，获得疲劳表征参量，包括：应变幅值、循环次数和应力状态，并对这些数据进行管理。基于这些疲劳表征参量，实现待测对象疲劳损伤累积状况、疲劳寿命评估及疲劳破坏预警。然后，采用无线传输单元对上述处理结果远程传输。本发明的效果和益处是可以方便的实现工程疲劳的实时监测问题，包括实现疲劳累积损伤分析、寿命预估和预警算法，原理清晰、高度集成、布设方便、结果可靠、成本较低。

主权项

一种基于生命年轮仿生机制的无线智能疲劳监测系统，包括感知探头单元、嵌入式微处理器单元和无线传输单元，通过模拟年轮累积特征机制，采用嵌入式微处理技术对待测对象局部应力信号进行拾取；采用疲劳荷载谱雨流法对应变信号疲劳交变特征参数进行提取，获得表征疲劳的物理量，包括：应变幅值、循环次数和应力状态，并对这些数据进行管理和疲劳累积损伤分析；采用现代无线通信技术，对上述处理结果进行远程传输，其特征在于：(a)嵌入式微处理器单元包括前置放大器、A/D转换器和嵌入式微控制器，其中，嵌入式微控制器采用DSP或单片机，并且，采用嵌入式微处理技术对待测对象局部应力信号进行拾取；(b)嵌入式微控制器中内置一套疲劳分析与评价方法，该方法包含两个部分：其一是分析待测对象疲劳响应时程的疲劳荷载谱雨流计数法；其二是评价待测对象疲劳性能的疲劳累积损伤算法；并且，通过雨流计数法法获得疲劳表征参量；(c)基于疲劳表征参量，结合疲劳累积损伤算法对结构疲劳性能进行评价，评价结果包括：待测对象疲劳损伤累积状况、待测对象疲劳寿命评估、待测对象疲劳破坏预警；(d)无线传输单元包括无线收发单元和能源模块，其中无线收发单元采用GPRS或GSM；能量模块采用锂电池、镍氢电池或太阳能电池。