一种门座式起重机臂架结构疲劳裂纹检测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109946378A(43)申请公布日2019.06.28(21)申请号201910249299.7(22)申请日2019.03.29(71)申请人广东省特种设备检测研究院珠海检测院地址519000广东省珠海市香洲区人民西路133号(72)发明人李继承苏宇航戚政武杨宁祥林晓明彭晓军(74)专利代理机构北京连城创新知识产权代理有限公司11254代理人刘伍堂(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)G01N29/44(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种门座式起重机臂架结构疲劳裂纹检测装置(57)摘要本发明涉及一种门座式起重机臂架结构疲劳裂纹检测装置，FPGA控制系统、DA转换系统和信号放大系统依次连接，用于输出控制信号；信号放大系统与传感器网络系统连接，控制信号激励传感器网络系统发射Lamb波；Lamb波为S0模态和A0模态；传感器网络系统设置于待检测的门座式起重机臂架结构上，向门座式起重机臂架结构发射Lamb波并接收反射波；信号采集分析系统与传感器网络系统连接，用于采集Lamb波和反射波，提取不同服役时间反射波形的波形差值作为特征参量对疲劳裂纹的位置和尺寸进行表征。本发明解决了起重机臂架结构依赖于人工巡检的问题，降低了劳动强度，减小了检测盲区。CN109946378ACN109946378A权利要求书1/1页1.一种门座式起重机臂架结构疲劳裂纹检测装置，其特征在于，包括：FPGA控制系统、DA转换系统、信号放大系统、传感器网络系统和信号采集分析系统，其中，所述FPGA控制系统、DA转换系统和信号放大系统依次连接，用于输出控制信号；所述信号放大系统与所述传感器网络系统连接，所述控制信号激励所述传感器网络系统发射Lamb波；所述Lamb波为S0模态和A0模态；所述传感器网络系统设置于待检测的门座式起重机臂架结构上，向门座式起重机臂架结构发射Lamb波并接收反射波；所述信号采集分析系统与所述传感器网络系统连接，用于采集所述Lamb波和所述反射波，提取不同服役时间所述反射波形的波形差值作为特征参量对疲劳裂纹的位置和尺寸进行表征。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述FPGA控制系统包括：FPGA芯片、电源模块、EEPROM存储器、RTC时钟芯片、JTAG接口，其中，所述EEPROM存储器中存储有一个周期正弦波信号的幅度值数据。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DA转换系统包括：数模转换芯片，低通滤波器，幅度调节电路和信号输出接口，所述低通滤波器为七阶巴特沃斯低通滤波器。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，输出的所述控制信号的电压为-30~30V。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号放大系统包括第一级放大电路和第二级放大电路，其中，所述第一级放大电路用于实现所述输出信号的电压放大；所述第二及放大电路用于实现所述输出信号的功率放大。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器网络系统包括：多个PZT压电传感器和多个通道选择开关，每个所述PZT压电传感器与所述通道选择开关对应连接。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器网络系统和信号放大系统之间通过导线连接。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号采集分析系统包括：数字示波器和计算机，其中，所述数字示波器用于采集和存储Lamb波、发射波；所述计算机用于信号分析处理。2CN109946378A说明书1/5页一种门座式起重机臂架结构疲劳裂纹检测装置技术领域[0001]本发明属于起重机无损检测技术领域，具体涉及一种门座式起重机臂架结构疲劳裂纹检测装置。背景技术[0002]起重机是港口物流中的一种重要设备，常用于港口物料的起吊、装卸和运输等作业，是保证港口运输产量和效率的关键。然而，港口起重机由于其恶劣的工作环境和频繁交变的巨大载荷，在其服役年限内往往会出现各类故障失效，给国家和企业造成重大人身和财产损失。根据调查研究，金属结构的疲劳裂纹是威胁港口起重机安全性能最主要的故障之一，其比例达到80%以上。目前，在国内外港口企业中每年都会发生由裂纹导致的疲劳断裂事故。[0003]当前，我国对于起重机的检验仍以每年进行1次的定期检验为主，依靠检验员经验及简单的工具进行，技术装备不足，高新检测装备与技术匮乏，对于发现的疲劳裂纹缺乏有效的监控手段，只能依赖于作业人员的定期测量和观察，劳动强度大，检测精度和有效性低。对于大型起重机械，其臂架长度大，很多部位难以接触，存在较大的漏检可能。[0004]起重机结构、机构及控制复杂而多样，作业环境多变而恶劣，使得起重机在应用时有诸多不确定因素，存在影响起重机正常作业的可能，也必