新型疲劳传感器设计与性能研究

基于经过特殊退火处理的康铜材料具有不可逆电阻疲劳载荷响应,用其作为疲劳敏感元件材料,但因制成的疲劳寿命计工作响应应变门槛值太高,设计了结构独特的弹性放大元件,两者组合构成的疲劳传感器灵敏度得到很大提高,满足了大型工程结构循环应力低、工作寿命长的寿命检测要求,从而达到对大型结构长期健康监测目的。通过试验,研究了该新型疲劳传感器的热输出特性和不同受力情况的放大系数变化,得到了传感器热输出和放大系数修正公式。所设计的疲劳传感器性能满足各种大型工程结构疲劳损伤监测要求,与其他疲劳检测方法相比,其测试精度、经济性和效率均具有明显优势。     

桥梁疲劳监测传感器设计

设计了一种桥梁疲劳监测传感器,它通过电阻不可逆变化的疲劳载荷响应机理拾取结构损伤信号。所设计的独特应变倍增器可将微弱的交变应变信号进行机械放大,使敏感元件在桥梁高周疲劳载荷作用下仍工作在敏感区。解决了疲劳敏感元件存在的较高动应变响应门槛值与结构较低动应变损伤间的矛盾,采用弓形弹性元件与硅橡胶预应力组合结构,得到了可靠性好、刚度低、放大率高及使用方便的理想结构,从而满足了桥梁结构长寿命、低应力工作特点的寿命检测要求。静载和疲劳试验说明:所设计的传感器具有很高的疲劳灵敏度、长期稳定性,完全适用于桥梁结构的高周疲劳检测。     

基于数字疲劳传感器的疲劳损伤在线评估系统

为了长期有效预测大型结构的疲劳损伤,以实现在线评估,本文介绍了基于数字疲劳传感器的疲劳监测系统,该系统可以利用电阻等效原理与变幅加载等效及双疲劳计建立的计算模型得到时程载荷谱;并根据Miner线性疲劳损伤累积理论计算出桥梁测点的剩余寿命.本文以上海某大桥疲劳监测子系统为例,根据疲劳传感器采集到的数据估算测点的疲劳剩余寿命,从而实现对大型结构可靠有效的在线健康评估.     

数字疲劳传感器设计

为了解决疲劳传感器在结构疲劳监测时,模拟信号传输噪声大、热输出大等引起的监测精度不高问题,研究了一种数字疲劳传感器,此传感器采用片上系统ADuC845完成数据的采集与处理,传感器自带稳压,高精度、低温漂供桥与参考电路.传感器实现温度补偿、非线性修正及数字信号传输.实验证明此传感器实际分辨率达0.000 5 Ω,工作温度总漂移小于0.05 Ω,抗干扰能力强,测试精度与可靠性高,完全满足疲劳监测要求.