【技术实现步骤摘要】
本申请涉及管道应力形变检测，具体说是一种基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测方法及系统。
技术介绍
1、随着城市建设的不断发展，pe管道在供排水、燃气等领域的应用越来越广泛。然而，由于pe管道在使用过程中可能会受到外力的影响，导致管道应力过大，从而引发管道破裂等安全隐患。因此，对pe管道的应力形变进行实时检测具有重要意义。
2、目前，市场上的pe管道应力检测方法主要有应变片法、光纤光栅法等。这些方法虽然可以实现对pe管道应力的检测，但存在一些问题，如安装复杂、成本较高、检测精度不高、检测范围小等。并且对于实际工程而言，基于应力的失效准则略微保守，采用基于应变的失效准则能够更好地发挥pe管材的塑性性能。对此，开发一种功耗小、低成本、高精度的pe管道应力形变检测方法具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测方法及系统，采用了如下的技术方案：
2、第一方面，本申请提供了一种基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测方法，包括：
3、步骤s1，将圆弧柱形电容器设置于被测管道段的外表面，为圆弧柱形电容器编号并记录对应安装地点，获取所述编号下的被测管道段的半径，其中圆弧柱形电容器包括测量极板和测量电路。
4、步骤s2，当被测管道段受到应力发生形变时，安装在管道段表面的圆弧柱形电容器的电容发生变化，测量电路获取所述电容值。
5、步骤s3，将所述电容
6、步骤s4，数据传输模块将所述数字信号传输至监测平台。
7、步骤s5，基于监测平台的管道形变算法模型，获取被测管道段的形变参数，监测平台根据圆弧柱形电容器编号获取安装地点。
8、进一步地，所述步骤s1中的所述圆弧柱形电容器为对称圆弧柱形电容式应力传感器，包括两个圆弧形测量极板和测量电路，圆弧形测量极板的弧形结构与被测管道段外表面紧密贴合，用于检测pe管道段的应力变化，测量极板与测量电路连接，用于检测测量极板间的电容值。
9、进一步地，对称圆弧柱形电容式应力传感器使用柔性材料制作，外部包裹绝缘材料。
10、进一步地，所述步骤s2的具体实现方式包括：
11、当被测管道段受到应力发生形变时，安装在管道段表面的对称圆弧柱形电容式应力传感器的两个圆弧形测量极板间距及形状改变，两个圆弧形测量极板间电容发生变化，测量电路将对称圆弧柱形电容式应力传感器受压状态下的待测量的电容值转化为测量电路振荡频率，通过测量电路对应公式计算得到电容值。
12、进一步地，所述步骤s3中的数据采集模块与所述测量电路连接。
13、进一步地，所述步骤s5中管道形变算法模型的构建，具体包括：
14、步骤s501，获取训练数据：取一段与待测管道同外径r的管道样品，将对称圆弧柱形电容式应力传感器贴附于管道样品的外表面。使用实验装置施加不同程度的形变到管道样品上，通过对称圆弧柱形电容式应力传感器监测电容值变化，记录实验过程中的对应的电容值数据和形变参数，基于实验数据建立训练数据集和测试数据集；
15、步骤s502，构建关系模型：基于训练数据集对神经网络回归算法进行训练，获取圆弧柱形电容式应力传感器电容值与被测管道段形变参数之间的关系模型；
16、步骤s503，通过测试数据集对所述关系模型进行验证，并对所述关系模型进行调整和优化，获取管道形变算法模型。
17、进一步地，获取圆弧柱形电容式应力传感器电容值与被测管道段形变参数之间的关系模型，还包括采用基于应变的失效准则的形变检测，其中被测管道段的形变参数包括形变程度参数和管道所受应力参数。
18、进一步地，形变程度参数包括形变区域数量n1、各形变区域最深深度hi、各形变区域最深点中心柱坐标vi1＝(ri1,θi1,zi1)，ri1为一点在底面的投影到底面圆心的距离；θi1为极轴从z轴正方向看沿逆时针方向转到一点在底面的投影的角度；zi1为一点到该点在底面投影的距离；其中管道所受应力参数包括施加外力数量n2、各外力大小fi、各外力方向si、各外力作用点中心柱坐标vi2＝(ri2,θi2,zi2)，ri2为一点在底面的投影到底面圆心的距离；θi2为极轴从z轴正方向看沿逆时针方向转到一点在底面的投影的角度；zi2为一点到该点在底面投影的距离。
19、进一步地，在管道检测部位使用温度传感器，检测温度数据，在训练模型时加入温度参数，对检测数据进行修正，减少温度对检测的影响。
20、进一步地，监测平台对检测时间、检测地点、形变参数进行展示和存储，当被测管道段的形变参数超过预设阈值时发出报警信息。
21、第二方面，本申请还提供了一种基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测系统，包括：
22、圆弧柱形电容器设置模块，用于将圆弧柱形电容器设置于被测管道段的外表面，为圆弧柱形电容器编号并记录对应安装地点，获取所述编号下的被测管道段的半径，其中圆弧柱形电容器包括测量极板和测量电路；
23、电容值获取模块，用于当被测管道段受到应力发生形变时，安装在管道段表面的圆弧柱形电容器的电容发生变化，测量电路获取所述电容值；
24、数字信号转化模块，用于将所述电容值传输至数据采集模块，并记录检测时间，将所述电容值，圆弧柱形电容器编号，检测时间及被测管道段的半径转化为数字信号；
25、数字信号传输模块，用于数据传输模块将所述数字信号传输至监测平台；
26、形变参数获取模块，用于基于监测平台的管道形变算法模型，获取被测管道段的形变参数，监测平台根据圆弧柱形电容器编号获取安装地点。
27、第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
28、一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述设备执行时，使得所述设备执行如第一方面所述的方法。
29、第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面所述的方法。
30、第五方面，本申请提供了一种计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时，用于执行第一方面所述的方法。
31、在一种可能的设计中，第五方面中的程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上，也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
32、本申请具有以下有益效果：
33、1.本申请中圆弧柱形电容器传感器具有更高的灵敏度和稳定性，能够在各种环境条件下准确测量，并且结构简单、成本低廉，便于大规模生产和安装；本申请中圆弧柱形电容本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述圆弧柱形电容器为对称圆弧柱形电容式应力传感器，包括两个圆弧形测量极板和测量电路，圆弧形测量极板的弧形结构与被测管道段外表面紧密贴合，用于检测PE管道段的应力变化，测量极板与测量电路连接，用于检测测量极板间的电容值。
3.根据权利要求2所述的基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法，其特征在于，对称圆弧柱形电容式应力传感器使用柔性材料制作，外部包裹绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实现方式包括：
5.根据权利要求1所述的基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法，其特征在于，所述步骤S3中的数据采集模块与所述测量电路连接。
6.一种基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测系统，用于实现权利要求1-5的基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法，其特征在于，包括：p>
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至5任一项所述的基于圆弧柱形电容器的PE管道应力形变检测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测方法，其特征在于，所述步骤s1中的所述圆弧柱形电容器为对称圆弧柱形电容式应力传感器，包括两个圆弧形测量极板和测量电路，圆弧形测量极板的弧形结构与被测管道段外表面紧密贴合，用于检测pe管道段的应力变化，测量极板与测量电路连接，用于检测测量极板间的电容值。
3.根据权利要求2所述的基于圆弧柱形电容器的pe管道应力形变检测方法，其特征在于，对称圆弧柱形电容式应力传感器使用柔性材料制作，外部包裹绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的基于圆弧柱形电容器的pe管...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘璞，席净，孙玉领，赵向南，于明涛，郭勇，张乐堂，秦峰，刘善民，张中霖，
申请(专利权)人：河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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