“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“基于光纖傳感技術(shù)的起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)研制”簡介

    結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測可以準(zhǔn)確可靠的評估所監(jiān)測結(jié)構(gòu)完整性,減少維護(hù)費(fèi)用,增加工作壽命,提高安全度。已經(jīng)在土木工程方面得到很好的應(yīng)用，起重機(jī)械作為一種大型復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)安全性能直接影響到工程質(zhì)量及相關(guān)人員安全，為進(jìn)一步提高安全技術(shù)水平，保障工作效率，因此有必要開展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方面的研究。 
     應(yīng)變是大型起重設(shè)備檢測最為重要的參數(shù)之一,它反映了工程結(jié)構(gòu)的固有特征,對局部特性變化——尤其是對局部應(yīng)力、局部結(jié)構(gòu)損傷比較敏感。而傳統(tǒng)的應(yīng)變儀測量不能滿足大型起重設(shè)備高精度、遠(yuǎn)距離、分布式檢測的技術(shù)要求。并且其最大的缺點(diǎn)就是只能短期內(nèi)進(jìn)行應(yīng)變測量，不能對金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)變進(jìn)行長期的監(jiān)測。 
    光纖傳感器成為應(yīng)用前景最好的核心傳感元件之一，其體積小,重量輕,可埋入結(jié)構(gòu),可復(fù)用以及無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。在各種光纖傳感器中,光纖光柵傳感器可適用于惡劣環(huán)境下的長期監(jiān)測應(yīng)用中,成為最具發(fā)展前景的電類傳感器替代品。 
相信該課題的成功將極大的推進(jìn)起重機(jī)行業(yè)的安全技術(shù)水平，開拓新的安全性能評價(jià)方法，目前項(xiàng)目的初步的目標(biāo)、主要內(nèi)容等如下： 

（一）目標(biāo) 

    通過光纖光柵傳感技術(shù)的研究，建立大型起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對起重機(jī)械結(jié)構(gòu)健康的實(shí)時(shí)監(jiān)測、起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全的預(yù)測預(yù)警、并能評估起重機(jī)械結(jié)構(gòu)安全狀況，為基于光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用到起重機(jī)械這類特種設(shè)備提供技術(shù)方案，帶動(dòng)特種設(shè)備健康監(jiān)測技術(shù)的提升。健康監(jiān)測技術(shù)提供了起重機(jī)械結(jié)構(gòu)在整機(jī)運(yùn)行過程中關(guān)鍵參數(shù)，并分析得到起重機(jī)械結(jié)構(gòu)安全評價(jià)和結(jié)構(gòu)剩余壽命；及時(shí)捕獲起重機(jī)械結(jié)構(gòu)失效事故的前兆、發(fā)現(xiàn)其安全隱患、預(yù)防突發(fā)災(zāi)難性事故，從而避免重大人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。 

（二）主要研究內(nèi)容 

研制開發(fā)一套基于光纖光柵傳感技術(shù)的起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)。開展對光纖光柵組網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)的研究；自主研發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)核心部件光纖光柵解調(diào)儀；開展基于光纖光柵傳感技術(shù)的特種設(shè)備結(jié)構(gòu)安全預(yù)測預(yù)警、安全評價(jià)、剩余壽命評價(jià)方面研究，制訂基于光纖光柵技術(shù)的起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為今后光纖光柵廣泛應(yīng)用到大型特種設(shè)備健康監(jiān)測打下良好的基礎(chǔ)。通過上述相關(guān)技術(shù)的研究，提升特種設(shè)備監(jiān)測技術(shù)水平。發(fā)表論文并開展技術(shù)服務(wù)，推廣應(yīng)用研究成果。 

（三）主要技術(shù)參數(shù)和考核指標(biāo) 

    開發(fā)基于光纖光柵傳感技術(shù)的起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)1套，同時(shí)對起重機(jī)械結(jié)構(gòu)上多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)變情況進(jìn)行監(jiān)測，測量精度達(dá)到1με；對起重機(jī)械運(yùn)行時(shí)振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，測量精度為50 ug，頻響范圍0-1000Hz以評估起重機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體動(dòng)力特性；研制四光通道光纖光柵解調(diào)儀，波長分辨率為1 pm，同步掃描頻率可在1～50Hz之間設(shè)定以滿足監(jiān)控要求；能對起重機(jī)械運(yùn)行過程中的異常進(jìn)行預(yù)測預(yù)警；建立起重機(jī)械結(jié)構(gòu)安全評價(jià)數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)剩余壽命數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)監(jiān)測中心能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程顯示監(jiān)測結(jié)果并控制現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)；制訂基于光纖光柵技術(shù)的起重機(jī)械健康監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。