一种基于光纤光栅应变感应的造船门式起重机应(2)

图2 造船起重机应力监测系统组成

光纤光栅解调仪具有多个光学接口，光缆支线通过FC/APC光学接头与解调仪的多个光学接口相配合插接。光纤光栅解调仪采用波长扫描型光纤激光器作为光源，实现多光路信号实时采集以及光路信号增益。光纤光栅传感器阵列采集的光信号经光纤光栅解调仪解调为电信号。

现场主机与光纤光栅解调系统通过网线连接。现场主机中设置有分析处理电信号的的软件运行程序，分析处理后在现场主机上显示应力应变信息，供现场的操作员实时查看。监控电脑与现场主机为无线通信连接，实现监控室内的工作人员实时查看起重机表面应力应变情况。现场主机连接有无线发射装置，用于发射无线信号。现场主机与监控电脑之间设置有无线网桥，用于无线信号的中转。监控电脑连接有无线接收装置，用于接收无线信号，在本实施例中无线接收装置采用无线AP设备。

3.4 实施方式

如图3示，本造船起重机应力监测系统的监测方法包括以下步骤：

1）在造船起重机的表面设置光纤光栅传感器阵列，将造船起重机的结构件数量设置为n，每个结构件的表面按照表面形状和表面积划分为k个特征区，每个特征区设置有至少一个检测感应位点和与检测感应位点位置相邻且数量一致的温度补偿感应位点，按照造船起重机的n个结构件设置n条光缆支线，每条光缆支线上连接j个检测传感器，j≥k，检测传感器对应设置在检测感应位点上。

图3 实施步骤

在设置光纤光栅传感器阵列后，给光纤光栅传感器阵列中每个检测传感器分配一个ID编码。在设置光纤光栅传感器阵列后，同时对造船起重机建立三维虚拟仿真模型并存储在现场主机和监控电脑上，将ID编码在三维虚拟仿真模型的中的感应位点一一关联。

2）获取光纤光栅传感器阵列中所有检测传感器产生的光信号，将光信号进行解调获得电信号。

3）对电信号分析处理获得应力应变信息，具体以下步骤：（1）将步骤二获取的电信号以电压信号输出；（2）将电压信号进行模数转换获得数字信号；（3）根据ID编码获取同一时间点所有感应位点的数字信号并进行排布，将排布结果作为造船起重机在该时间点的应力应变分布；（4）根据ID编码获取同一感应位点的所有历史数字信号；（5）将应力应变分布以及历史数字信号作为应力应变信息。

4）在现场主机和监控电脑上按照三维虚拟仿真模型中的ID编码显示应力应变信息。

4 结语

目前，国内船厂存在大量依靠传统的定期结构应力检验的造船门式起重机，该系统方案可以实现对造船门式起重机结构应力的实时监测，并可通过以太网接口接入起重机安全监控管理系统，完善了对造船门式起重机的状态检测，可以有效地遏制故障损失和设备维修费用。

该系统方案的开展实施符合行业的发展趋势，目前，国内的应用较少，该方案的推广应用具有广阔的发展前景。

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文章来源：《传感技术学报》 网址: http://www.cgjsxb.cn/qikandaodu/2021/0626/447.html