基于声发射技术飞机关键部件健康监测方法

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袁慎芳航空结构健康监测专家

袁慎芳航空结构健康监测专家袁慎芳【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)018【总页数】2页(P30-31)【作者】袁慎芳【作者单位】南京航空航天大学【正文语种】中文:您在智能材料结构和航空结构健康监测方面从事了20多年的研究，请简要谈谈目前您在该领域的研究情况。

袁慎芳：南航团队自20世纪90年代初就在陶宝祺院士带领下在国内率先开展了智能材料结构研究，本人研究主要集中在航空结构健康监测与预测方面，开展了3方面的研究。

首先是复杂航空结构损伤的波动成像方法。

真实航空结构形式复杂、载荷复杂、早期损伤诊断难，缺乏工程应用系统。

针对上述问题，我们发现了基于声学互易原理的结构弹性波频散补偿效应，建立了弹性波时间反转合成机制，实现了结构损伤信号的聚焦增强，同时提出了多种结构损伤的概率成像方法，实现了飞机碳纤维复合材料机翼盒段上直径1.5cm的分层损伤的高分辨率成像; 针对型号应用，团队研发了便于实际结构布置的大尺寸柔性压电传感器阵列网络及世界上首套集成压电结构健康监测扫查系统，并形成系列；针对机载在线应用，创造性地提出了基于离散数字序列辨识的冲击区域和能量辨识方法，成功研制了微小型复合材料冲击区域监测仪，重量仅52g。

目前成果已在先进战机、大型民机及直升机等国家重点型号的研制、在役飞机延寿中逐步应用。

针对全机的综合监测，我们提出了一种分布式协作型健康监测新方法。

全机综合结构健康监测涉及多部位、多损伤和事件的监测，一方面这些损伤和事件相互关联，诊断难度大；另一方面全机监测使得监测系统的重量、资源消耗也显著增加，而飞机机上资源严格受限制，特别是军机，如何实现轻量化、大尺度结构健康监测面临挑战。

我们提出了基于无线传感器网络的分布式、轻量化结构监测方法；发明了多种动、静态低功耗无线传感器网络节点、多信道接收中心节点及中转节点与传感器网络节点的仿生自修复方法；提出分布式多主体协作的协同监测与管理机制，将来可以帮助解决大尺度结构健康监测所带来的资源严格受限、诊断复杂等难点。

飞机结构健康监测传感器新技术

2008 年第 30 卷第 5 期 289
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
尚柏林等 :飞机结构健康监测传感器新技术
如果要求增加飞机结构的安全性和可用性 ,同时降低其运行成本 ,相对于传统的定期检测方式 ,可采用在线的结构健康监测系统 ,通过传感器感知细微的异常信号 ,推断系统的整体健康状况。
1 飞机结构健康监测研究现状
飞机结构健康监测系统将先进的传感/ 驱动元
收稿日期 :2007208215 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (10402035) 作者简介 :尚柏林 (1973 - ) ,男 ,副教授 ,主要研究方向为飞机结构健康监控。
目前 ,光纤传感器的主要类型有 :光纤珐珀应变传感器、光纤布拉格光栅传感器[6] 。监测的参数有应变、温度、腐蚀环境 (p H 值) 和声发射信号等。
光纤法珀传感器以光纤中的一段谐振腔的腔长作为传感器的敏感元件 ,感受外界作用。谐振腔的长度以及折射率都会受到外界参量影响 ,导致光学法珀腔的反射输出成为腔长及折射率的双参数函数[7] 。当结构应变或环境温度变化时 ,通过测量反射输出 ,可以得到结构应变或温度。根据光纤法珀腔的结构形式 ,该传感器主要可以分为本征型、非本征型和线型复合腔三种 ,但线型复合腔的实践研究极少[7] 。虽然光纤法珀传感器在高温、强电磁干扰环境下得到大量的应用 ,但是因为它难以在同一根光纤上实现传感器复用 ,如果应用于大面积的飞机
多传感器复用 ,实现结构应力和温度的分布测量。
如美国 NA SA 的兰利研究中心开展的对飞机机身

声发射典型结构健康监测系统-Read

主动结构监测系统
损伤
压电元件 A 接线板
信号信息处理技术
传感网络监测到的数据，需要进行分析并提取特定参数，来识别结构状态。结构状态参数的提取：结构力学建模方法结构振动模态分析技术信息信号处理技术：不需要依赖结构力学模型，且对结构中的小尺寸损伤比较敏感。
信号与信息处理
信号处理：除传统傅立叶分析以外，先进时频信号处理方法在研究中普遍采用，如小波分析、HHT 分析方法等。信息处理：模式识别技术、人工神经网络技术、多主体协作技术、遗传基因算法等信息处理方法被用来对结构状态参数进行辨识。
结构健康监测中的常用信号处理方法
小组成员：闫佳妮王婷张小宁张炳良
报告的主要内容
结构健康监测及信号处理单元
常用信号处理方法及其应用
信号分类时域信号分析与应用
频域信号分析与应用
时频域信号分析与应用 HHT变换与应用典型结构健康监测实例
1 结构健康监测及信号处理单元
结构健康监测
• 时域信号统计参数的提取
时域统计特征：信号的均值、均方值、方差以及概率密度等函数等。
图4–10 时域波形参数定义图
基于损伤时，其峰值会发生衰减的现象。 • 蜂窝夹芯复合材料梁和碳纤维复合材料梁上制作损伤，一种是采用在夹层面板与蜂窝夹心之间预埋TEFLON薄膜制作脱粘损伤，损伤大小为50mm×50mm，另外一种是采用不同大小的冲击能量制作不同程度的冲击损伤。
滤波器。
• 滤波器在使用时，应考虑传感器的工作频段而加以选择，对于压电传感器，其监测信号一般为具有一定频率的动态信号，因此一般后接带通滤波器。应变电阻元件一般监测低频信号，一般后接低通滤波器。
时域信号分析与应用

基于深度学习的航空器结构健康监测技术研究

基于深度学习的航空器结构健康监测技术研究随着航空事业的快速发展，航空器的结构健康监测变得越来越重要。

航空器的结构健康监测是指通过实时监测航空器结构的物理状态，提前发现和预测可能存在的结构损伤和故障，以保证飞行安全和延长航空器的使用寿命。

近年来，深度学习技术的快速发展为航空器结构健康监测带来了新的机遇与挑战。

深度学习是一种模仿人脑神经网络结构和功能的机器学习算法。

它通过多层次、非线性的神经网络模型来自动学习并提取输入数据中的特征。

相比传统的机器学习方法，深度学习具有更强大的“学习能力”，能够从大规模数据中学习到更复杂的模式和规律。

在航空器结构健康监测领域，深度学习可以应用于多个方面，包括故障诊断、剩余寿命预测和结构损伤检测等。

首先，深度学习可以通过对大量历史故障数据的学习，建立故障诊断模型，实现对航空器结构故障的快速诊断。

其次，深度学习可以利用航空器的传感器数据和航行数据，预测航空器剩余寿命，帮助航空公司制定维修计划和预防性维修策略。

最后，深度学习还可以应用于结构损伤检测，通过对航空器表面图像的分析，自动检测并定位可能存在的结构损伤，为后续维修提供可靠的依据。

然而，深度学习在航空器结构健康监测技术研究中也存在一些挑战。

首先，航空器结构健康监测需要高精度和实时的结果，而深度学习模型的训练和推理过程通常需要较长的时间。

因此，如何在满足准确性要求的同时，提高模型的运算速度是一个亟待解决的问题。

其次，航空器结构健康监测的数据量庞大且复杂，涉及多种类型的数据，包括传感器数据、图像数据和声音数据等。

如何选择最合适的数据类型和处理方法，以提取有效的特征并降低噪声干扰，也是一个需要研究的问题。

为了解决上述挑战，研究人员正在进行一系列的探索和实践。

首先，他们致力于改进深度学习模型的训练和推理算法，以提高模型的运算速度。

例如，采用更快速的神经网络结构、优化算法和硬件加速等方法，可以有效提高模型的计算效率。

其次，他们致力于深入研究航空器结构健康监测的数据特点，寻找最合适的数据类型和处理方法。

声发射监测技术

机械设备故障诊断讲稿＿＿声发射监测技术声发射技术是根据结构内部发出的应力波来判断结构内部损伤程度的一种动态无损检测技术。

由于该方法能连续监视结构内部损伤的全过程，因此得到了广泛应用。

一、声发射监测的基本原理在日常生活中，人们会注意到，折断竹杆可以听到噼啦的断裂声，打碎玻璃可以听到清脆的破碎声，水开时可以听到对流声，这些都是人耳可觉查到的声发射现象。

通常，人们把物体在状态改变时自动发出声音的现象称为声发射。

其实质是物体受到外力或内力作用产生变形或断裂时，就以弹性波形式释放能量的一种现象。

由于声发射提供丁材料状态变化的有关信息，所以可用于设备的状态监测和故障诊断。

声发射源往往是材料损坏的发源地。

由于声发射源的活动常在材料破坏之前很早就会出现，因此，可根据材料的微观变形和开裂以及裂纹的发生和发展过程所产生声发射的特点及强度来推知声发射源目前的状态(存在、位置、严重程度)，而且可知道它形成的历史，并预测其发展趋势。

这就是声发射监测的基本原理。

二、声发射监测具有以下持点：(1)声发射监测可以获得有关缺陷的动态信息。

结构或部件在受力情况下，利用声发射进行监测，可以知道缺陷的产生、运动及发展状态，并根据缺陷的严重程度进行实时报警。

而超声波探伤，只能检测过去的状态，属于静态情况下的探伤。

(2)声发射监测不受材料位置的限制。

材料的任何部位只要有声发射，就可以进行检测并确定声源的位置。

(3)声发射监测只接收由材料本身所发射的超声波；而超声波监测必须把超声波发射到材料中，并接收从缺陷反射回来的超声波。

(4)灵敏度高。

结构缺陷在萌生之初就有声发射现象；而超声波、x射线等方法必须在缺陷发展到一定程度之后才能检测到。

(5)不受材料限制。

因为声发射现象普遍存在于金属、塑料、陶瓷、木材、混凝土及复合材料等物体中，因此得到广泛应用。

由于声发射具有以上特点，因此得到了科学家和工程技术人员的重视。

美国在l 964年就研制成功一套实用的声发射监测系统，并用于火箭发动机壳体水压试验的监测。

基于声发射技术的材料疲劳损伤监测

基于声发射技术的材料疲劳损伤监测声发射技术是一种常用于材料疲劳损伤监测的非破坏性测试方法。

它通过监测材料在加载过程中产生的声波信号来评估材料的疲劳破坏状态。

本文将介绍声发射技术的工作原理、应用范围以及未来的发展趋势。

一、工作原理声发射技术基于声波在材料中的传播特性进行研究。

当材料受到外部力加载时，内部的微小裂纹或缺陷将会产生应力集中，最终导致疲劳破坏。

在这个过程中，材料会释放出各种频率和幅度的声波信号。

声发射技术通过检测、记录和分析这些声波信号，以了解材料在加载中出现的疲劳损伤。

二、应用范围声发射技术广泛应用于不同类型材料的疲劳损伤监测，并被用于多个领域，如工程结构、航空航天、能源领域等。

2.1 工程结构工程结构是声发射技术应用的一个重要领域。

在桥梁、建筑物等大型结构中，声发射技术可以用于监测结构受到的负载和疲劳破坏情况。

通过实时监测声发射信号，结构的安全性和使用寿命可以得到评估和预测。

2.2 航空航天航空航天领域对于材料的疲劳损伤监测要求极高，因为任何小的疲劳破坏都可能会导致灾难性后果。

声发射技术可以帮助航空航天工程师监测材料的疲劳寿命，预测结构的性能变化，并根据监测结果进行修复和维护。

2.3 能源领域能源领域也是声发射技术的重要应用领域之一。

例如，在核电站中，材料的疲劳损伤监测对于保障设施的运行安全至关重要。

声发射技术可以监测关键设备中的裂纹和缺陷，及时发现潜在的问题，并采取措施进行修复和保养。

三、发展趋势随着科学技术的发展，声发射技术在材料疲劳损伤监测中的应用将会得到进一步提升。

以下是未来该技术发展的一些趋势：3.1 算法和分析方法的改进为了提高声发射技术的准确性和可靠性，研究人员将会不断改进算法和分析方法。

利用机器学习和人工智能等技术，可以更准确地判断材料疲劳破坏的位置和程度。

3.2 多传感器系统的应用多传感器系统可以提供更全面的监测和检测能力。

未来，声发射技术可能会与其他传感器技术相融合，形成更强大的监测系统。

无损检测技术中的声发射检测方法

无损检测技术中的声发射检测方法声发射检测方法是无损检测技术中的一种重要方法，它通过监测材料或结构在受力或变形时产生的声波信号，识别出潜在的缺陷或病态信号，从而实现对材料或结构的监测和评估。

声发射检测方法具有灵敏度高、可靠性强、非破坏性的特点，被广泛应用于航空航天、能源、交通、制造等领域。

声发射检测方法的基本原理是利用物体在受力或变形时产生的应变能释放出声波信号。

当材料或结构中存在缺陷或病态时，这些缺陷会在受力或变形时产生能量释放，从而引起声波信号的发射。

通过分析和处理这些声波信号的特征参数，可以确定缺陷的位置、大小、性质以及材料或结构的损伤程度。

声发射检测方法在无损检测领域中有着广泛的应用。

首先，它可以用于评估材料或结构的完整性。

在航空航天领域，飞机的结构完整性是至关重要的，声发射检测方法可以用来监测飞机的机翼、机身等关键结构是否存在潜在的裂纹、疲劳或腐蚀等问题。

其次，声发射检测方法还可以用于监测材料或结构在受力或变形时的响应情况。

例如，在能源领域，声发射检测方法可以用来监测核电站压力容器的变形和疲劳破坏，以确保其安全运行。

此外，声发射检测方法还可以用于提前预警材料或结构的潜在问题，以便采取相应的维修和保养措施，避免事故的发生。

声发射检测方法具有许多独特的优点。

首先，它是一种非破坏性的检测方法，不需要对材料或结构进行破坏性的取样或试验，可以对大型、复杂的结构进行在线监测。

其次，声发射检测方法对缺陷的敏感性高，能够检测到微小的缺陷，如微小裂纹、微小气泡等。

第三，声发射检测方法具有较高的可靠性和准确性，可以对缺陷进行实时监测和评估，及时发现潜在问题并采取相应的措施。

此外，声发射检测方法还具有较强的定位能力，可以确定缺陷的具体位置和分布。

然而，声发射检测方法也存在一些局限性。

首先，对于复杂结构和材料的检测，声发射检测方法可能受到环境噪音的干扰，影响信号的采集和处理。

其次，在某些情况下，声发射检测方法可能存在误报和漏报的情况，需要进一步的分析和判断。

飞机结构健康监测技术综述

飞机结构健康监测技术综述飞机是一种非常重要的交通工具，它需要具备高速度、高高度、高强度、高可靠性等特点，并且需要满足各种恶劣环境的测试和性能，可以保证飞机运行的安全性和正常性，同时也可以适应现代社会的需求。

为了确保飞机的安全运行，减少意外事故的发生，飞机结构健康监测技术应运而生。

本文将从飞机结构健康监测技术的背景、基本原理、现状以及应用，进行综述。

1、背景：飞机结构健康监测技术是指对飞机的结构、系统和组件进行监测、识别、评估、预测和管理的技术。

它可以通过不同的传感器、测试数据、计算方法等获取支持，掌握飞机结构的实时状态，为飞机运营、维护和保养提供科学和精确的依据，同时也是飞机生产、设计和改进的关键环节。

飞机的结构是其性能和安全的重要指标，它们需要不断地接受工程师们的检测和监测，以便及时发现存在的缺陷和隐患，进行有效的修复和加固。

飞机的结构健康监测技术的发展，大大的提高了飞机运行的安全性和正常性、降低了事故发生的概率和风险。

2、基本原理：（1）传感器技术：传感器技术是基于无线电子技术、工业计量技术、材料科学和信息处理技术，并利用一系列的传感元件和电子仪器设备，对各种结构物的物理量进行测试、监测、安防和故障分析等处理，如应力、疲劳、温度、压力等多种参数。

（2）智能系统：智能系统是由智能传感器、控制器和信息处理单元等组成的管控网络系统。

它能够采集、分析和处理结构在各种复杂环境下的运行数据，并利用专业算法和数学模型进行分析，及时识别生产缺陷和结构异常，提供合理的预警和预测，并实现结构健康监测目标。

（3）数据处理：数据处理是结构健康监测技术的核心，它可以将大量的观测数据、实验数据、模拟模型产生的数据通过不同的算法处理，产生结构状态评估、损伤识别、故障预测和决策支持等信息，因而可以很好的帮助维修队及时认识和掌握飞机的实时状态，从而做出准确的维修计划，避免无谓的事件的发生。

3、现状：目前，飞机结构健康监测技术发展得非常迅速，已经成为飞行安全、使用性能提升的核心技术之一。

结构健康监测

结构健康监测概述：结构健康监测是指通过使用各种传感器和监测设备，对建造物、桥梁、隧道等工程结构进行实时监测和评估，以提前发现结构损伤、病害和变形等问题，保障结构的安全性和可靠性。

本文将详细介绍结构健康监测的意义、常用的监测方法和技术、监测参数的选择以及数据分析和处理等方面的内容。

意义：结构健康监测对于维护和管理各类工程结构的安全性至关重要。

通过实时监测结构的状态和性能，可以及时发现结构的损伤和病害，采取相应的维修和加固措施，避免事故的发生。

此外，结构健康监测还可以为工程结构的设计和施工提供重要的参考依据，优化结构的设计和施工方案，提高工程质量和经济效益。

常用监测方法和技术：1. 动态监测：通过安装加速度计、应变计等传感器，对结构的振动特性进行实时监测。

通过分析振动数据，可以评估结构的刚度、阻尼和自振频率等参数，判断结构的健康状况。

2. 静态监测：通过安装应变计、倾斜计等传感器，对结构的静态变形进行监测。

通过分析变形数据，可以评估结构的变形情况，判断结构是否存在沉降、位移和变形等问题。

3. 声发射监测：通过安装声发射传感器，对结构的声发射信号进行监测。

声发射监测可以实时检测结构中的裂缝、破坏和断裂等问题，提供结构健康状态的评估。

4. 图象监测：通过安装摄像机、红外热像仪等设备，对结构的表面温度和形态进行监测。

图象监测可以检测结构的裂缝、渗漏、腐蚀等问题，提供结构健康状态的评估。

监测参数的选择：在进行结构健康监测时，需要选择合适的监测参数来评估结构的健康状况。

常用的监测参数包括振动特性、变形情况、声发射信号、温度变化等。

选择监测参数时需要考虑结构的类型、使用环境和监测目的等因素。

同时，还需要合理设置监测点的位置和数量，以保证监测数据的全面性和准确性。

数据分析和处理：监测得到的数据需要进行分析和处理，以获取结构的健康状态和性能信息。

常用的数据处理方法包括数据滤波、时域分析、频域分析、小波分析等。

通过对监测数据的处理，可以提取结构的特征参数，判断结构是否存在异常情况，并进行预测和评估。

声发射检测技术及应用

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声发射检测技术及应用
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演讲者：
无损检测简介
01
声发射检测的定位方法
02
声发射检测的原理和特点
03
声发射检测的应用
04
报告内容
第一部分无损检测
一、什么是无损检测
无损检测是在不破坏或损伤原材料和工件受检对象的前提下，测定和评价物质内部或外表的物理和力学性能，并包括各类缺陷和其他技术参数的综合性应用技术。
单击此处添加小标题
声发射检测必须有外部条件的作用，使材料内部结构发生变化，即结构、焊接接头或材料的内部结构、缺陷处于运动变化的过程中，才能实施检测。
PART各种各样的缺陷，当晶体内沿某一条线上的原子排列与完整晶格不同时就会形成缺陷。高速运动的位错产生高频率、低幅值的声发射信号，而低速运动的位错则产生低频率、高幅值的声发射信号。据估计，大约100个到1000个位错同时运动可产生仪器能检测到的连续信号；几百个到几千个位错同时运动时可产生突发型信号。
无损检测的应用形式
在生产过程质量控制中的无损捡测，即应用于产品的质量管理。用于成品的质量控制，即用于出厂前的成品检验和用户的验收检验。在产品使用过程中的监测，即维护检验。
无损检测方法的种类
人们按照不同的原理，和不同的探测及信息处理方式，已经应用和正在研究的各种无损检测方法，总共达70多种。目前在工业生产检测中，应用最广泛的无损检测方法主要是液体渗透法，磁粉检测法，射线检测法，超声波检测法和涡流检测法。
一、声发射的来源与产生
裂纹的形成和扩展
塑性材料裂纹的形成与扩展同材料的塑性变形有关，一旦裂纹形成，材料局部区域的应力集中得到卸载，产生声发射。材料的断裂过程大体上可分为三个阶段：①裂纹形成；②裂纹扩展；③最终断裂。这三个阶段都可以产生强烈的声发射。脆性材料不产生明显的塑性变形，因此一般认为，位错塞积是脆性材料形成微裂纹的基本机理。脆性材料由于不产生明显的塑性变形，其声发射频度低，每次的发射强度大；塑性材料与之形成对照，声发射频度高，每次发射强度小。

工程结构的健康监测方法

工程结构的健康监测方法随着工程结构的寿命不断延长和城市化进程的加快，工程结构健康监测变得越来越重要。

工程结构健康监测的目的是及时发现结构中的变异和缺陷，以保障结构的安全可靠，并采取及时的维修和加固措施，延长其使用寿命。

本文将介绍一些常见的工程结构健康监测方法。

一、视觉检测方法视觉检测是最简单、直观的检测方法之一、通过人工巡视和摄像设备记录，可以观察和记录结构表面的变化和缺陷，如裂缝、腐蚀等。

然而，这种方法只能对表面进行审查，对深层缺陷难以检测到。

二、应变测量方法应变测量方法是一种常用的工程结构健康监测方法。

通过安装应变计在结构上测量应变变化，判断结构的变化情况。

常见的应变计包括电阻应变计、光纤传感器等。

这种方法能够对结构的变形情况进行实时监测，但需要安装大量传感器，增加了成本和复杂性。

三、振动测量方法振动测量方法是另一种常用的结构健康监测方法。

通过在结构上安装加速度计或振动传感器，测量结构的振动频率和幅值变化，以判断结构的健康状况。

这种方法对结构的整体变化具有很高的敏感度，但需要对振动信号进行复杂的分析和处理。

四、声发射方法声发射方法是一种非常有效的结构健康监测方法。

通过在结构表面或结构附近安装传感器，检测结构产生的声波信号，以识别可能存在的缺陷和变异。

这种方法能够实时监测结构的健康状况，并能够检测到隐含的缺陷。

但是，该方法对监测环境的噪声和其他声波干扰非常敏感。

五、无损检测方法无损检测方法是一类非破坏性的结构健康监测方法，通过使用超声波、电磁波、热红外等技术，在不破坏结构的基础上检测结构内部的缺陷和变异。

这种方法可以对结构的内部状况进行详细分析，但需要专业设备和专业人员进行操作，成本较高。

综上所述，工程结构的健康监测方法多种多样，每种方法都有其适用的范围和特点。

在实际应用中，应根据工程结构的特点和监测目的选择合适的方法进行监测。

结构健康监测不仅能够确保结构的安全可靠，还可以延长结构的使用寿命，减少维修和加固的成本，对于城市建设和社会发展具有重要的意义。

基于声发射的导管架海洋平台结构健康实时监测研究

基于声发射的导管架海洋平台结构健康实时监测研究张华;吕涛;徐长航;陈国明【摘要】海洋平台在长期服役过程中受环境载荷及各种作业的影响,结构可能发生不同种类的损伤,因此进行结构健康监测对保障平台作业安全具有重要的工程意义.该文将声发射技术应用到导管架海洋平台上部组块结构损伤实时监测中,以CEP导管架平台为研究对象,研究适合工程现场的监测方案,提出基于检测数据的结构健康评定方法,通过对比存在不同程度缺陷的救生艇支架验证声发射技术在海洋平台结构健康监测的适用性.研究表明,声发射检测能实现活动性损伤进行定性评价,可对关键承载结构的健康状态进行长期监测.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2016(031)001【总页数】6页(P86-90,95)【关键词】导管架平台;声发射技术;实时监测;结构健康评定【作者】张华;吕涛;徐长航;陈国明【作者单位】中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海200030;中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心,山东青岛266580;中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心,山东青岛266580;中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】O42近年来，由于海洋平台结构失效而引起的事故频发，严重影响平台的正常作业，对人身和财产构成重大威胁，而且国内大多数现役平台已经步入老龄期[1]，结构缺陷和损伤情况严重，大大缩短了平台服役期，因此，进行平台结构健康监控势在必行[2]。

海洋平台实时监测是一项综合信息监测分析技术，现有的平台监测仅仅是对某些独立信号或参数的离散收集，而不是对信号进行相关性分析以及结构健康预警。

声发射检测作为动态、被动的无损检测技术，具有高灵敏性的特点，声发射不仅能够对被检测构件的几何形状、整体结构的活动性缺陷进行监测，而且可以对结构健康状况进行全天候不停工监测，现有的声发射技术已经成功应用到桥梁、管道、压力容器等的损伤检测方面[3，4]。

基于声发射技术的机械设备状态监测与诊断

基于声发射技术的机械设备状态监测与诊断现代工业中，机械设备的状态监测与诊断对于设备的正常运行和维护至关重要。

在高效运行的机器设备中，由于长时间的工作和不可避免的磨损，设备可能会出现各种故障。

因此，及时的设备状态监测和诊断可以最大程度地减少设备故障和停机时间，提高生产效率和运行安全性。

基于声发射技术的机械设备状态监测与诊断是一种有效的方法，它通过检测声音信号来分析设备的状态和故障，并实时提供诊断结果。

声发射技术是一种常用的非接触式检测方法，它通过捕捉机械设备在运行过程中产生的声波信号来识别设备的状态和故障。

机械设备在工作时会产生各种声音，如摩擦、碰撞、液体流动等，这些声音包含了设备运行和故障的信息。

通过对这些声音进行分析和识别，可以判断设备是否正常运行，是否存在故障，并进一步定位和诊断故障的具体原因。

基于声发射技术的机械设备状态监测与诊断具有以下优点：首先，声发射技术非常适用于各种类型的机械设备。

无论是汽车发动机、风力发电机组还是工业生产线上的机器设备，声发射技术都可以有效地进行状态监测和诊断。

不同设备的声音特征不同，通过对设备的声音进行分析，可以确定设备的工作状态和故障类型。

其次，基于声发射技术的状态监测和诊断是一种非侵入式的方法。

传统的设备状态监测方法通常需要将传感器或仪器安装在设备上，这会对设备的正常运行和维护造成一定的影响。

而声发射技术可以在不干扰设备运行的情况下，通过对设备的声音进行监测和诊断，使得设备可以正常工作，并且无需额外的传感器和仪器。

再次，基于声发射技术的状态监测和诊断具有实时性。

声发射技术可以对设备的声音信号进行实时采集和分析，可以及时发现设备的故障和异常。

通过实时的状态监测和诊断，可以避免设备故障导致的生产停机和损失，并及时采取措施进行修复和维护。

最后，基于声发射技术的机械设备状态监测与诊断可以为设备的维护提供科学依据。

通过对设备声音的分析和识别，可以了解设备的工作状态和寿命，并根据状态和寿命预测设备的维护周期和方式。

工程结构的健康监测方法

工程结构的健康监测方法引言工程结构的健康监测是为了确保工程结构的安全性和稳定性，及时发现结构的损伤和变形，并采取相应的维修和加固措施。

本文将介绍几种常见的工程结构健康监测方法。

一、视觉检测法视觉检测法是最常见的一种工程结构健康监测方法。

通过人工观察和记录结构的变形、开裂、渗漏等情况，以及结构表面的腐蚀、破损等情况。

视觉检测法简单易行，但只能检测到表面的问题，对于内部的损伤无法准确判断。

二、振动监测法振动监测法是通过测量结构在外部荷载作用下的振动响应来判断结构的健康状况。

常用的振动监测方法包括加速度计、振弦式传感器等。

通过监测结构的振动频率、振动幅值等参数，可以判断结构是否存在异常情况，如结构的自然频率是否发生变化、结构是否存在松动或破损等。

三、声发射监测法声发射监测法是通过检测结构内部的声信号来判断结构的健康状况。

当结构受到外部荷载作用或内部损伤时，会产生一定的声波信号。

通过监测这些声波信号的强度、频率等参数，可以判断结构是否存在裂缝、断裂等问题。

四、电阻应变片监测法电阻应变片监测法是通过粘贴在结构表面的电阻应变片来测量结构的应变变化。

当结构受到荷载作用时，会引起结构表面的应变变化，电阻应变片可以将应变变化转化为电阻变化，通过测量电阻变化来判断结构的健康状况。

五、光纤传感监测法光纤传感监测法是利用光纤作为传感器进行结构健康监测。

通过将光纤布设在结构内部或表面，通过测量光纤的光强变化、相位变化等参数，可以判断结构的变形、温度变化等情况。

光纤传感监测法具有高灵敏度、高精度的特点，可以实时监测结构的健康状况。

六、无损检测法无损检测法是一种非破坏性的检测方法，通过利用X射线、超声波、磁粉探伤等技术，可以检测结构内部的缺陷和损伤。

无损检测法可以提供较为准确的结构健康状态信息，但需要专业人员进行操作和解读。

七、数据分析与模型预测法数据分析与模型预测法是通过对结构监测数据的分析和处理，建立数学模型来预测结构的健康状况。

工程结构的健康监测方法

工程结构的健康监测方法
工程结构的健康监测方法可以分为以下几种：
1. 传感器监测法：通过安装传感器在结构关键部位，如梁柱节点、支座等，对结构进行实时监测。

传感器可以测量结构的振动、应变、温度等参数，通过监测数据分析判断结构的健康状况。

2. 声发射监测法：通过放置传感器在结构表面，检测结构中的声发射信号。

当结构发生裂缝、疲劳破坏等情况时，会产生声发射信号，通过分析这些信号可以判断结构是否出现问题。

3. 非破坏检测法：通过使用无损检测技术对结构进行检测，如超声波检测、红外热像仪等。

这些方法可以无损地获取结构的内部信息，用于评估结构的健康状况。

4. 图像处理监测法：通过使用摄像机、激光扫描仪等设备，对结构进行图像采集和处理。

通过分析结构的形变、位移等信息，可以评估结构的健康状态。

5. 数据挖掘和机器学习方法：通过收集大量的结构监测数据，利用数据挖掘和机器学习技术来建立结构健康预测模型。

这些模型可以根据监测数据中的特征，预测结构的剩余寿命和健康状况。

综合使用以上方法，可以对工程结构进行全面的健康监测，及
时发现结构的问题并采取相应的修复和加固措施，保障结构的安全可靠运行。

基于声发射技术的风机叶片损伤诊断与监测

基于声发射技术的风机叶片损伤诊断与监测声发射技术是一种用于监测和诊断机械设备损伤的非破坏性检测方法。

随着风能的广泛应用，风机的可靠性和性能成为关注的焦点。

风机叶片作为风能转换的关键部件，其损伤的及时发现和预防十分重要。

本文将介绍基于声发射技术的风机叶片损伤诊断与监测方法。

一、声发射技术原理声发射技术是利用机械设备在工作过程中自身产生的声波信号来实现设备的监测和诊断。

当风机叶片存在损伤时，如裂纹、疲劳、腐蚀等，叶片内部的应力会发生变化，产生能量释放，引起声波信号。

这些声波信号可以通过传感器捕捉和记录，经过分析处理后可以得到叶片损伤的性质和程度。

二、风机叶片损伤诊断方法1. 声发射传感器的选择声发射传感器是声发射技术的核心组成部分，选择适合风机叶片监测的传感器非常重要。

传感器的灵敏度和频率响应应能覆盖叶片损伤所产生的声波信号范围。

常用的传感器包括压电传感器、光纤传感器等。

2.数据采集与处理为了准确捕捉到风机叶片损伤的声波信号，需要进行数据采集和处理。

采集时应设置合适的采样频率和采样时长，确保声波信号完整记录。

采集到的原始数据经过滤波、放大和去噪等处理后，可以得到时间域和频域上的参数信息。

3.模式识别与机器学习利用模式识别和机器学习的方法，可以通过分析声发射信号的特征参数来判断风机叶片是否存在损伤。

常用的方法包括频谱分析、小波分析、时频分析等。

通过对已知损伤和正常状态下的数据进行训练和分类，建立起准确有效的诊断模型。

三、风机叶片损伤监测系统设计为了实现对风机叶片损伤的实时监测，需要设计一个完整的监测系统。

监测系统包括传感器、数据采集装置、信号处理模块和监测控制中心。

传感器负责收集叶片损伤的声发射信号，数据采集装置将信号转化为数字信号并传输给信号处理模块。

信号处理模块对数据进行处理和分析，生成诊断结果。

监测控制中心接收并显示叶片损伤的实时状态，并在发现异常情况时发出警报。

四、声发射技术的优势与挑战声发射技术在风机叶片损伤诊断与监测中具有以下优势：非破坏性、实时性、准确性和可靠性。

声发射检测报告

声发射检测报告简介声发射检测是一种用于监测和评估结构的健康状况的非破坏性试验技术。

它通过监听和分析材料或结构在加载或变形时产生的声波信号，来探测和定位潜在的缺陷。

本报告将介绍声发射检测的原理和应用，并通过详细的分析结果，评估待测结构的可靠性和安全性。

声发射检测原理声发射检测的基本原理是在结构加载或变形时，由于内部缺陷或损伤的存在，会产生微小的应力释放，从而形成声波信号。

这些声波信号可以通过传感器进行捕捉，并通过信号处理和分析，识别和分析不同的声发射事件。

声发射事件的特征包括声发射源的位置、能量、频谱和持续时间等。

声发射检测的应用声发射检测广泛应用于各种领域和行业，包括材料科学、结构工程、航空航天等。

主要的应用包括以下几个方面：结构健康监测声发射检测可以用于监测结构的健康状况，通过实时监测和分析声发射事件，可以及时发现结构中的缺陷和损伤，从而采取相应的维修和修复措施，避免潜在的灾难性破坏。

材料评估声发射检测可以用于评估材料的质量和可靠性。

通过分析声发射事件，可以判断材料中是否存在内部缺陷、裂纹或疲劳等问题，为生产和工程质量提供依据。

构件性能测试声发射检测可以用于测试结构构件的性能。

通过加载结构构件，并监听和分析声发射事件，可以评估构件的强度、刚度和稳定性等性能指标，为结构设计和优化提供依据。

实验方法与结果分析为了评估待测结构的可靠性和安全性，我们进行了一系列声发射检测实验。

实验步骤如下：1.准备测试设备：包括声发射传感器、信号放大器和数据采集系统等。

2.安装传感器：将声发射传感器固定在待测结构的表面，确保其能够准确捕捉声波信号。

3.加载结构：施加适当的负荷或变形到待测结构，触发声发射事件。

4.数据采集与分析：通过数据采集系统记录并存储声发射事件的信号数据，然后对数据进行分析。

5.结果评估：根据分析结果，评估待测结构的可靠性和安全性。

经过实验和数据分析，我们得到了以下结果：1.声发射事件的定位：通过分析声发射事件的波形和到达时间，我们可以定位声发射源的位置。

基于EMD-ARMA模型的飞行器健康诊断

式中：１ ≤ ）自回归系数；（ ≤ ）滑动平均系数；ａ）白噪声序列．（ ≤ 为１ ≤ｑ为｛为式（）ｐ阶自回归ｇ阶滑动平均模型，为ＡＲ１为记ＭＡ（ｑ．显然ＡＲｐ，）ＭＡ（ｑ模型是Ａｐ和ＭＡｐ，）Ｒ（）
（）ｇ的混合模型．其中为分量ｚ的自回归参数模型ＡＲ（的模型参数．）
ＡＲ模型是ＡＲＭＡ模型的特例，由于ＡＲ模型中没有滑动平均部分，非线性模型简化成线性模型，使避免了繁琐的非线性回归计算，快了计算速度，用于对模型精度要求不高但要求快速建模的情况．加适ＡＲＭＡ模型的建模比ＡＲ模型困难，ＡＲ但ＭＡ模型在形式上更完整，一部分模型参数的物理意义更明每确，能更充分地考虑外界因素的影响，模型的精度更高．ＡＲ故ＭＡ模型的ＡＲ部分参数表示模型的固有
的自回归参数，出模型参数的细化图用以健康诊断．对某型号真实飞行器关键结构部件的健康监测实验表明，方法绘该
可以有效地诊断出飞行器关键结构部件的疲劳裂纹．关键词：ＲＭＡ模型；ＥＡＭＤ；长自回归算法；康诊断健文献标识码：Ａ文章编号：００—１９（０００１０８１２１）２—００ —０１８５
中图分类号：Ｐ０．Ｔ２６３