[发明专利]船体结构应力监测系统传感器偏差故障诊断方法

说明书

本发明属于船体结构应力监测领域，具体涉及一种船体结构应力监测系统传感器偏差故障诊断方法。本发明由布置在结构监测点的光纤光栅应变传感器采集某段时间内的应力实时数据，在数据库中搜索与船舶运动幅值相同或接近的光纤光栅应变传感器的历史应力数据，结合传感器发生偏差故障的判定条件，即可判断对应的光纤光栅应变是否发生偏差故障。本发明易实现、可操作性高且具有高可靠性，不会发生误判，且可以实时准确地判断光纤光栅应变是否发生偏差故障，并可指导人员对发生偏差故障的传感器进行及时检查与维修，从而保证船体结构应力监测系统的正常运行。

技术领域

本发明属于船体结构应力监测领域，具体涉及一种船体结构应力监测系统传感器偏差故障诊断方法。

背景技术

船体结构强度是影响船舶安全性的主要因素之一，为保证船体具有足够的强度抵抗环境载荷对结构的破坏作用，人们在船舶的设计和建造过程中制定了各种规范和准则，但对于航行在海洋环境中的船舶而言，结构受到的载荷具有很强的随机性，这些随机因素无法在设计和建造过程中被准确预报，因此引入船体结构应力监测系统来保障船舶在使用过程中的安全。

船体结构应力监测系统是智能船体的重要组成部分，而传感器作为船体结构应力监测技术的重要元件，其能否正常工作决定了整套系统的有效性和可靠性。鉴于光纤光栅应变传感器的量程大、不需配备温度补偿传感器和可避免电磁干扰等外界影响的优点，其可保证监测数据的准确性；因此，船体结构应力监测系统采用此种类型的传感器。但由于传感器的工作环境复杂、恶劣，安装部位特殊等原因，使得传感器成为系统中最易发生故障的部件。其中，由于传感器的光源强度减弱或传感器与底座、底座与结构、光通路等结构出现虚焊等造成的偏差故障是传感器最常见的故障之一。若传感器发生偏差故障，其主要的信号特征是传感器测得的应力数据与正常数据相比存在一定的差异，但并不能简单的以此为故障判别的条件。所以，为了能准确地判断传感器是否发生偏差故障，需要设计一种专用的传感器偏差故障的诊断算法，该算法能实时准确地诊断传感器的偏差故障，并能将传感器的偏差故障信息及时反馈给船舶操作及设备维护人员。

发明内容

本发明的目的在于提供能准确地诊断传感器的偏差故障的一种船体结构应力监测系统传感器偏差故障诊断方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种船体结构应力监测系统传感器偏差故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：光纤光栅应变传感器采集一段时间内船体结构的应变信号；

步骤2：对应变信号处理，得到应力数据；

步骤3：计算当前时间段内光纤光栅应变传感器测量的应力数据的样本均值应力平均幅值和平均跨零周期

步骤4：从数据库中搜索与当前时间段内船舶运动幅值的平均值相差小于5％时的某历史时间段内光纤光栅应变传感器测量的应力数据的平均幅值和平均跨零周期判断当前时间段内光纤光栅应变传感器测量的应力数据是否满足以下条件：

一、

二、

三、

其中，σ_s为光纤光栅应变传感器所测量的钢材材料的屈服极限；k的取值范围为0.75至0.80；m₁取值范围为0.8至0.9，m₂取值范围为1.1至1.2；

步骤5：若当前时间段内光纤光栅应变传感器测量的应力数据同时满足步骤4中所述的三个条件，则诊断为光纤光栅应变传感器发生偏差故障。

本发明还可以包括：

所述的步骤2中对对应变信号处理的具体方法为：

步骤2.1：光纤光栅应变传感器将采集到的应变信号转化为波长信号；