[发明专利]基于光纤光栅的钢结构自动冲击定位监测试验平台

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅的钢结构自动冲击定位监测试验平台，包括试件固定台、钢球控制装置和控制系统以及冲击定位监测系统；所述试件固定台上固定有试件；所述钢球控制装置中放置有钢球；所述试件固定台上分别设置有X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨；所述Z轴滑轨通过X轴滑块在X轴滑轨中滑动；所述Y轴滑轨通过Z轴滑块在Z轴滑轨中滑动；所述钢球控制装置通过Y轴滑块滑动固定在Y轴滑轨上；所述控制系统控制钢球控制装置在X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨三个方向的位移运动并控制钢球的冲击动作。本发明能够对钢结构的冲击损伤进行实时在线监测和定位，并可有效地完成钢结构内任意一点的冲击定位监测，具备更高的可靠性和精确度。

技术领域

本发明涉及一种钢结构监测试验平台技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的钢结构自动冲击定位监测试验平台。

背景技术

钢结构在工业领域被广泛应用，例如作为船舶的承载构件。目前，由于船舶长期航行在恶劣的海洋环境中，船体钢结构极容易发生由触礁或者碰撞冲击产生的损伤，使钢结构的承载能力降低和性能退化，严重影响钢结构稳定性。为了实时监测船体钢结构的工作情况，对可能造成重大危险的冲击进行定位监测，钢结构健康监测技术在船舶领域得到了越来越多的研究和关注。

传统的钢结构冲击定位监测试验平台通常包括：不同质量的钢球和冲击定位监测系统。其中采用小球自由落体的方式产生冲击源，并利用冲击定位监测系统采集冲击信号并进行分析，从而确定钢结构中产生冲击的位置。具体地，

(1)传统的冲击定位监测系统通常是基于电阻应变片式传感器的，虽然电阻应变片在大型工程结构中得到广泛应用，然而其存在寿命短、测量易受环境影响、受电磁干扰比较严重等缺点，而且一旦测点增多，其维护和测试费用都将大大增加。考虑到船舶所处环境，电磁干扰、潮湿、化学腐蚀严重，还有船体振动、波浪砰击等，对信号的干扰很多，因此电阻应变式传感器不适宜对船体钢结构进行长期、实时在线分布式监测；

(2)传统冲击装置通常放置于钢结构被测表面，仪器本身将对钢结构产生一定影响，从而降低实际监测结果的精确度；

(3)传统冲击装置在确定钢球释放位置时，通常根据XYZ三轴方向的刻度值进行手动调节，操作不便，而且与理想位置之间往往存在偏差；

(4)传统冲击装置在钢球完成自由落体运动后，通常采用人工方式快速拿走钢球，避免钢球的二次冲击，而这种方式存在着较大的局限性和不可操作性。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于光纤光栅的钢结构自动冲击定位监测试验平台，在于优化冲击装置和冲击定位监测系统，实现自动冲击和可靠的定位监测，提高冲击源释放精度和定位监测精度，降低人为操作的局限性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于光纤光栅的钢结构自动冲击定位监测试验平台，包括试件固定台、钢球控制装置和控制系统以及冲击定位监测系统；所述试件固定台上固定有试件；所述钢球控制装置中放置有钢球；

所述试件固定台上分别设置有X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨；

所述Z轴滑轨通过X轴滑块在X轴滑轨中滑动；

所述Y轴滑轨通过Z轴滑块在Z轴滑轨中滑动；

所述钢球控制装置通过Y轴滑块滑动固定在Y轴滑轨上；

所述控制系统控制钢球控制装置在X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨三个方向的位移运动并控制钢球的冲击动作；

所述冲击定位监测系统，包括光纤光栅解调仪、信号处理系统和光纤光栅传感网络；所述光纤光栅解调仪通过光纤链路与光纤光栅传感网络相连接，并通过网口与信号处理系统相连接；