[发明专利]一种用于结构加载电测试验的传感器状态实时监测方法

摘要

本发明提供一种用于结构加载电测试验的传感器状态实时监测方法，属于试验力学领域。该监测方法为：首先，在结构加载前对传感器进行编号并分级，然后预加载，根据测量数据自动判断传感器异常并由试验人员调整传感器；其次，确认传感器无需调整后进行正式加载，加载过程中实时计算各传感器实测数据与载荷数据之间的线性相关系数，分析各传感器的工作状态；最后，依据传感器实时工作状态及其重要性等级，判定传感器状态等级，根据相应处理措施调整试验进程。本发明实现了结构加载电测试验中对传感器状态的自动实时监测及报警，可以有效控制试验风险，提高试验成功率。

主权项

1.一种用于结构加载电测试验的传感器状态实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、传感器编号并分级；在试验准备期间，将所有传感器编号，以试验需求、传感器所在位置等依据将传感器进行重要性分级，并将各传感器编号及其重要性等级预存于监测系统中，同时在系统中定义各重要性等级的单个传感器健康权值；所述传感器按照重要性共分为三级：关键区域传感器、重要区域传感器、一般区域传感器；单个传感器健康权值根据其重要性等级分别用F_P表示关键区域、F_I表示重要区域、F_G表示一般区域；传感器重要性等级越高，其健康权值越高；步骤二、预加载获取测量数据；预加载，施加载荷至预计满载值的20％，获取并记录传感器测量数据；步骤三、传感器异常判断；预加载结束后，通过单独计算各传感器实测数据与载荷之间的线性相关系数，判断每一个传感器是否存在线性异常：如果线性相关系数大于0.8，则判断该传感器不存在线性异常；如果线性相关系数小于0.8，则判断该传感器出现线性异常；对于不存在线性异常的传感器，计算其实测数据与载荷之间比例系数，得到实测比例系数，再将其与数值计算得到的系数对比，以数值计算结果为标准，得到实测比例系数误差：如果实测比例系数误差大于5％，则认为传感器存在比例异常；如果实测比例系数误差小于5％，则认为传感器正常；配套软件监控界面提示传感器存在异常并显示异常传感器编号，同时相关的线性异常传感器数据显示为黑色，比例异常传感器数据显示为棕色，而正常传感器数据显示为蓝色；步骤四、根据步骤三的传感器异常判断结果，由试验人员选择下一步骤；如果需要调整传感器，则进入步骤五；如果不需要调整传感器，则开始正式加载，进入步骤六；步骤五、调整异常传感器；调整完毕后进入步骤二，再次预加载；步骤六、正式加载，获取实时测量数据；按试验计划逐步施加载荷，并记录传感器实时数据；步骤七、传感器工作状态分析；监测系统根据步骤六中获取的实时数据分析每一个传感器数据实时变化情况；通过采用与步骤三中相同的方法计算各传感器实测数据与载荷之间的线性相关系数，判断每一个传感器状态：如果线性相关系数大于阈值，则判断传感器状态正常；如果线性相关系数小于阈值，判断该传感器出现故障；所述阈值大小取决于试件类型、加载类型实际情况；如果存在传感器在未出现故障的情况下所测数据达到其额定量程，则认为该传感器失效，其数据栏的数据显示为灰色，且不再计算其实测数据与载荷之间的线性相关系数；同时在步骤八中不计入故障传感器，但仍计入传感器总数中；步骤八、判断传感器状态等级；基于步骤七的分析结果，统计每个传感器的工作状态，计算传感器系统健康值，并依据表1判定传感器状态等级；表1传感器状态判定及自动处理措施标准要求：对于满足多个传感器状态等级的标准，以达到的最高等级为准；等级数字越小，所处级别越高；加载过程按照载荷类型、载荷的数值区间、载荷与额定最大载荷之比的区间等标准分为各个加载段，根据试验需求自行定义；对于一级和二级传感器状态等级，传感器系统健康值判定标准中的阈值S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₂₁、S₂₂、S₂₃……可以根据试验需求在配套监控软件中自行定义；其中，所述的S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₂₁、S₂₂、S₂₃……均小于100；且有S₁₁≥S₁₂≥S₁₃，S₂₁≥S₂₂≥S₂₃，S₁₁<S₂₁，S₁₂<S₂₂，S₁₃<S₂₃；步骤九、根据传感器状态等级，调整试验进程；如果传感器状态等级为一级，则配套软件监控界面提示传感器状态等级并显示故障传感器编号，相关传感器数据栏的数据显示为红色，同时发出一级声光报警，试验系统立即自动停止加载；如果传感器状态等级为二级，则配套软件监控界面提示传感器状态等级并显示故障传感器编号，相关传感器数据栏的数据显示为橙色，同时发出二级声光报警，试验系统继续加载；如果传感器状态等级为三级，则配套软件监控界面提示传感器状态等级并显示故障传感器编号，相关传感器数据栏的数据显示为黄色，试验系统继续加载；如果传感器状态等级为四级，则配套软件监控界面以蓝色字体提示传感器状态正常，传感器数据栏的数据显示为蓝色，试验系统继续加载；传感器状态等级为二级、三级或四级时，如果需停止试验，则由试验人员手动操作；具体传感器状态等级与试验系统自动处理措施见表1。