[发明专利]分布式结构健康监测系统及方法

说明书

本发明提供一种分布式结构健康监测系统及方法，监测系统包括：结构健康诊断节点及与结构健康诊断节点相连的涡流阵列检测节点，涡流阵列检测节点包括：控制与数据处理单元及与控制与数据处理单元相连的多频激励信号发生单元、线圈选通单元、数据采集单元；多频激励信号发生单元通过线圈选通单元、交流电桥与数据采集单元相连，线圈选通单元连接线圈阵列；控制与数据处理单元分别通过第一以太网交换单元、第一时间同步单元与结构健康诊断节点、其他涡流阵列检测节点相连。本发明提供的分布式结构健康监测系统及方法，实现了对激励信号的灵活设置，提高了不同涡流阵列检测节点之间的高效检测效率和灵活组网特性，可以对复杂结构进行实时在线监测。

技术领域

本发明涉及结构监测技术领域，尤其涉及一种分布式结构健康监测系统及方法。

背景技术

随着对大型设备结构安全性的日益关注，无损检测技术已成为现代结构设备制造和使用过程中必不可少的检测手段被广泛应用于各个领域，如航空、航天、轨道交通、电力生产、石化储运、石油加工等。这些领域的设备结构通常处于较恶劣的工作条件，容易发生磨损、腐蚀、疲劳裂纹、蠕变等损伤，进而造成结构内部产生缺陷，危害结构安全。因此对这些设备结构进行在线、实时、动态监测和诊断成为无损检测技术应用中的一个重要方面。

目前工业界常用的五大无损检测方式包括：渗透检测，磁粉检测，涡流检测，超声波检测，射线检测。在这五种检测方式中，由于涡流检测具有对导电材料表面、近表面检测灵敏度高，适用范围广，在一定条件下可提供裂纹深度等结构缺陷的定量信息，不需要耦合剂等优点更适合对设备金属结构进行在线、实时、动态的监测和诊断。

现有的涡流检测系统大多采用单线圈，需要人工在被检测部位不断移动涡流线圈或者使被检对象相对于检测线圈作规则运动来扫查被检测对象。为实现生产线的自动检测，人们发明了涡流阵列((Eddy Current Arrays)检测技术。涡流阵列检测技术是将许多小线圈按照特定的结构密布在敞开(或封闭)的平面或曲面上构成阵列放置在被检测位置。工作时采用电子学方法按照设定的逻辑程序对线圈阵列分时切换，将各线圈获取的涡流响应信号接入诊断单元的信号处理系统中，完成一个阵列的巡回检测。现有基于涡流阵列的无损检测系统采用模拟单一激励信号、离线的工作方式，采用模拟相敏检波进行干扰压制和信号处理，无法解决探测深度和检测灵敏度之间的矛盾，无法组成监测网络实现对复杂结构的实时在线监测。

发明内容

本发明提供一种分布式结构健康监测系统及方法，用于解决现有技术存在的无法解决探测深度和检测灵敏度之间的矛盾，无法组成监测网络实现对复杂结构的实时在线监测的问题。

本发明的一方面提供了一种分布式结构健康监测系统，包括：结构健康诊断节点以及与所述结构健康诊断节点相连接的一个或多个涡流阵列检测节点，

所述涡流阵列检测节点包括：控制与数据处理单元以及与所述控制与数据处理单元相连接的多频激励信号发生单元、线圈选通单元、数据采集单元；其中，所述多频激励信号发生单元依次通过所述线圈选通单元、交流电桥与所述数据采集单元相连接，且所述线圈选通单元连接有线圈阵列；所述控制与数据处理单元分别通过第一以太网交换单元、第一时间同步单元与所述结构健康诊断节点、其他涡流阵列检测节点相连接；

其中，所述控制与数据处理单元：用于根据预设的检测方式控制所述多频激励信号发生单元产生多频激励信号，所述多频激励信号经过所述线圈选通单元、交流电桥产生输出信号；所述控制与数据处理单元通过所述数据采集单元对所述输出信号进行数据采集，并对采集数据进行处理，将处理结果通过第一以太网交换单元与第一时间同步单元同步至所述结构健康诊断节点；

所述结构健康诊断节点，用于根据所述处理结果提取健康诊断特征，获取诊断结构健康状态以及诊断结果。