成果名称：	基于主动Lamb波的桥门式起重机主梁焊缝疲劳裂纹无线监测技术研究
登记日期：	2021-12-14
完成单位：	广东省特种设备检测研究院珠海检测院,珠海市安粤科技有限公司
完成人员：	苏宇航,李继承,梁敏健,杨宁祥,罗伟立,黄铮,林晓明,陈中剑,陈建勋,彭晓军,潘乐臣,谢小娟
研究起止日期：	2020-01-01至2021-08-31
主要应用行业：	科学研究和技术服务业
高新技术领域：	先进制造
评价单位：	广东省特种设备检测研究院
评价日期：	2021-09-17
成果简介：	一、任务来源
本项目来源于广东省特种设备检测研究院下达的科技项目《基于主动Lamb波的桥门式起重机主梁焊缝疲劳裂纹无线监测技术研究》（编号：2020JD-2-03）。
二、研究的主要内容
本项目属于起重机疲劳裂纹监测技术领域，基于主动Lamb波检测原理，研究一套适用于桥门式起重机主梁结构疲劳裂纹无线监测的系统。主要研究内容如下：
1. 主动Lamb波发射接收系统硬件设计。设计集成化Lamb波结构健康监测系统，包含Lamb波发射模块、Lamb波电压接收放大模块，实现Lamb波信号的发射、接收和系统控制。信号发射和采集功能借助NI-USB6366多功能数据采集设备实现，配合专用功率放大器实现发射信号的能量放大，使用电荷放大器模块提高接收压电传感器的信噪比。
2. 数据采集及远距离无线数据传输系统构建。使用NI公司数据采集软件NI DAQExpress作为数据采集软件，配合NI USB-6366数据采集模块进行数据采集，能够同时实现4路数据发射和4路数据采集。使用远程控制软件TeamViewer在远距离连接数据采集中心，实现监控终端和采集中心之间的无线数据传输。
3. 一维梁结构传感器网络设计及裂纹损伤定量定位监测研究。在一维铝梁结构上使用多个PZT传感器搭建监测网络，采用多发多收的监测方式，利用接收传感器接收到差信号的幅度作为损伤大小的判断依据，利用差信号传播时间和时间反转计算方法，结合收发传感器对的交叉路径作为裂纹损伤的定位依据，成功实现裂纹损伤的定量定位监测。
已解决的技术难题和问题主要有：
1. 针对桥门式起重机主梁焊缝附近容易出现疲劳裂纹且缺乏切实可行监控手段的技术难题，开发出一套基于主动Lamb波的裂纹损伤监测装置，能够实现裂纹损伤的定位和定量监测。
2. 所研发的裂纹监控装置包含超声波发射模块、超声波电压接收放大模块、主控模块、传感器网络，能够实现超声波信号的主动发射和自动接收，对于裂纹损伤具有很高的检测灵敏度。
3. 所研发的裂纹监控装置具备无线控制和远程数据传输功能，能够实现监控过程的远程操控和数据接收，便于现场应用。
4. 研发出针对主梁结构疲劳裂纹的损伤定位算法，能够从传感器网络接收到的Lamb波信号中提取出裂纹损伤特征参数，实现裂纹的准确定位，定位误差小于20%。
项目研究的创新点：
1. 开发出基于主动Lamb波的桥门式起重机主梁焊缝疲劳裂纹无线监测装置，对于焊缝附近疲劳裂纹的定位误差小于20%。
2. 通道数达到4，四发四收，一对发射和接收传感器的覆盖范围达到500mm，压电传感器激励电压20V，接收电路放大倍数10倍以上。
3. 采用无线传输技术实现监测仪的远程控制和数据传输，有效传输距离达到100m。
三、主要技术性能指标
1. Lamb波激励电压达到20V，信号激励频率范围100-200kHz，接收模块放大倍数达到10倍以上，一发一收检测模式下传感器覆盖距离500mm；
2. 数据传输距离达到100m，通道数4；
3. 裂纹检测灵敏度15mm，裂纹定位误差小于20%。
四、研究成果
（1）系统装置：开发出桥门式起重机主梁结构疲劳裂纹无线监测装置样机1套；
（2）专利：申请发明专利2件，授权实用新型专利4件；
（3）论文：在有CN或ISSN刊号的期刊上发表相关论文3篇；
（4）报告：项目详细技术研究报告1份；
（5）用户证明：项目成果在广东联鸣重型起重机有限公司、河南省喜德力起重设备有限公司、新乡市豫新起重机械有限公司3家单位得到实验和验证，出具了用户使用报告。