[发明专利]臂架监测方法、系统及包含该臂架监测系统的工程机械

说明书

本发明涉及工程机械领域，公开了一种臂架监测方法、系统及包含该臂架监测系统的工程机械。所述臂架监测方法包括：获取由布设于所述臂架上所述臂架的不同监测点的压电传感器形成的压电传感网络在所述臂架工作中监测的臂架损伤信号，其中所述压电传感网络的每一监测路径上的压电传感器包括用于发出激励信号的触发传感器以及用于响应所述激励信号的接收传感器，且所述臂架损伤信号是所述接收传感器响应于所述激励信号的机械波响应信号；以及根据所述臂架损伤信号评估所述臂架的健康情况。本发明利用压电传感网络进行臂架检测，其对损伤极为敏感，可以实现对损伤的精确定位。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种臂架监测方法、系统及包含该臂架监测系统的工程机械。

背景技术

臂架是工程机械关键承载结构，其安全可靠对大型装备的安全运行起着至关重要的作用。在臂架设计过程中，金属结构设计寿命是根据规范里载荷谱系数和工作级别确定的，而这两者应通过实际载荷组合确定。但实际载荷组合很难预知，设计时往往凭经验选取，实际使用工况与预期使用工况的差异性导致使用寿命通常会偏离设计寿命，从而在实际使用过程中出现大量的安全事故。此外，工程机械设备使用环境复杂恶劣，臂架在使用过程中可能发生碰撞，造成臂架结构损伤，进一步加剧工程机械设备在使用中的安全隐患。为此，开展臂架的实时健康监测，把控其使用过程中结构的损伤情况，确定其是否处于安全使用裕度范围内变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种臂架监测方法，用于解决臂架的实时健康监测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种臂架监测方法，包括：获取由布设于所述臂架上所述臂架的不同监测点的压电传感器形成的压电传感网络在所述臂架工作中监测的臂架损伤信号，其中所述压电传感网络的每一监测路径上的压电传感器包括用于发出激励信号的触发传感器以及用于响应所述激励信号的接收传感器，且所述臂架损伤信号是所述接收传感器响应于所述激励信号的机械波响应信号；以及根据所述臂架损伤信号评估所述臂架的健康情况。

优选地，所述触发传感器与所述接收传感器之间能够相互转换。

优选地，所述根据所述臂架损伤信号评估所述臂架的健康情况包括：计算所述压电传感网络中每条监测路径上的当前臂架损伤信号相对于对应的初始损伤信号的第一损伤变化特征值，其中所述初始损伤信号是所述压电传感器在所述臂架工作前测得的损伤信号；在所有第一损伤变化特征值等于零的情况下，确定所述臂架处于健康状态，否则根据所述第一损伤变化特征值及对应的监测路径参数确定所述臂架的损伤位置；计算所述损伤位置对应的接收传感器相对于所述触发传感器的第二损伤变化特征值；以及在所述第二损伤变化特征值大于或等于预设阈值时，确定所述臂架产生损伤，否则确定所述臂架处于健康状态。

优选地，所述根据所述第一损伤变化特征值及对应的监测路径参数确定所述臂架的损伤位置包括：针对每一压电传感网络的每一监测路径，根据所述第一损伤变化特征值计算每一接收传感器相对于确定的触发传感器的多个损伤值；结合所述监测路径参数，确定所述多个损伤值中的最大值对应的监测点为初始损伤位置；更换所述触发传感器以重复获取多个初始损伤位置，直至所有压电传感器均已经作为过所述触发传感器；以及基于所述多个初始损伤位置确定最终损伤位置。

优选地，所述臂架监测方法还包括：根据所述臂架的结构和受力特征，确定所述压电传感网络的布设方式，其中所述布设方式包括压电传感网络的数量和每个压电传感网络中布设的压电传感器的数量及位置。

优选地，针对所述臂架的指定结构，确定所述压电传感网络的布设方式包括：确定所述压电传感网络形成针对所述指定结构的箱型监测结构。