[发明专利]基于反馈控制的在役结构件振动时效系统及方法

权利要求书

1.基于反馈控制的在役结构件振动时效系统包括上位机系统、任意波形发生卡、功率驱动器、激振器、加速度传感器、电荷放大器、示波器、声发射传感器、前置放大器、滤波器、主放大器、数据采集卡和支撑装置；所述的激振器固定在在役结构件上，所述的在役结构件采用具有弹性的支撑装置进行支撑；所述的上位机系统包括从数据采集卡获取声发射传感器采集到的声发射信号的声发射信号获取模块、声发射信号特征获取模块、裂纹形成和扩展的声发射信号特征数据库模块、声发射信号特征比对模块、控制信息存储模块、振动时效方法模块、驱动信息存储模块、获取示波器显示的电压波形的电压波形获取模块，从电压波形中提取电压峰值的电压峰值提取模块，将电压峰值转换为输出振级的振级转换模块；

上位机系统控制任意波形发生卡输出幅值和频率均独立且连续可调的正弦激振信号；任意波形发生卡输出的正弦激振信号通过功率驱动器，驱动激振器产生振动；

加速度传感器安装在在役结构件上，加速度传感器的输出端与电荷放大器的输入端连接，电荷放大器的输出端与示波器的输入端连接，示波器的输出端与上位机系统连接；

声发射传感器安装在在役结构件上，声发射传感器的输出端与前置放大器的输入端连接，前置放大器的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与主放大器的输入端连接，主放大器的输出端与数据采集卡的输入端连接；数据采集卡的输出端与上位机系统连接。

2.如实现权利要求1所述的基于反馈控制的在役结构件振动时效系统，其特征在于：所述的声发射信号特征获取模块包括声发射信号波形特征参数提取模块和基于小波分析技术的声发射信号时频分析模块；所述的声发射信号波形特征参数提取模块用于提取声发射信号波形的最大振幅值和有效值电压；所述的基于小波分析技术的声发射信号时频分析模块用于将时域信号转换为频域信号，获取声发射信号在频域的幅值和频率。

3.如实现权利要求1所述的基于反馈控制的在役结构件振动时效系统，其特征在于：所述的裂纹形成和扩展的声发射特征数据库模块存储声发射信号波形的最大振幅值和有效值电压以及声发射信号在频域的幅值和频率。

4.如实现权利要求1所述的基于反馈控制的在役结构件振动时效系统，其特征在于：所述的电压波形获取模块获取示波器显示的电压波形，所述的电压峰值提取模块从电压波形中提取电压峰值，所述的振级转换模块将电压峰值转换为输出振级；采用作用在在役结构件上的振级表征作用在在役结构件上的动应力。

5.如实现权利要求1所述的基于反馈控制的在役结构件振动时效系统，其特征在于：所述的裂纹形成和扩展的声发射信号特征数据库模块存储对在役结构件开展有损伤性的振动时效实验所积累的海量声发射信号特征数据；所述的声发射信号特征比对模块比对实测得到的声发射信号特征与裂纹形成和扩展的声发射信号特征数据库中存储的声发射信号特征；所述的实测得到的声发射信号特征与所述的裂纹形成和扩展的声发射信号特征数据库中存储的声发射信号特征具有相似的特点时，所述的声发射信号特征比对模块会产生控制信息，并存储于所述的控制信息存储模块，进而控制所述的振动时效方法模块调整作用在在役结构件上的工艺参数，且所述的振动时效方法模块会产生驱动信息，并存储于所述的驱动信息存储模块，进而驱动所述的激振器在调整后的工艺参数下对在役结构件进行振动时效处理，这样的调整过程以不产生裂纹形成和扩展的声发射信号为界限。

6.如实现权利要求1所述的基于反馈控制的在役结构件振动时效系统，其特征在于：所述的振动时效方法模块存有在役结构件产生裂纹形成和扩展的声发射信号时的振动时效工艺参数调整规则；所述的振动时效工艺参数包括激振频率、激振振级和激振时间；所述的调整规则包括在激振频率选取范围内选取较小的激振频率、在激振振级选取范围内选取较小的激振振级、在激振时间选取范围内选取较短的激振时间。

7.如实现权利要求1所述的基于反馈控制的在役结构件振动时效系统，其特征在于：支撑装置为弹性元件，加速度传感器为压电式加速度传感器。