一种构架裂纹监测方法及其监测装置，主要用于在车辆行车过程中通过检测构架因随遇冲击所激发的广义共振及该广义共振引发的裂纹之开、闭冲击，通过识别其相对关系，实现构架裂纹等严重危及安全的故障诊断。对构架进行模态分析，进而对该构架进行监测的振动冲击复合传感器的测点选择；利用测点位置获取的外部随机冲击激发构架模态的广义共振与该广义共振所激发的广义共振冲击进行识别裂纹的相对积判断；利用测点位置获取的广义共振的模态频率经过窄带滤波、量化相对积以及置信度计算等处理进行裂纹预警的判断，以及利用上述任何一种构架裂纹监测方法的监测装置，包括振动冲击复合传感器、振动冲击处理器和裂纹分析诊断计算机系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种构架裂纹监测方法及其监测装置，主要用于在车辆行车过程中通过检测构架因随遇冲击所激发的广义共振及该广义共振引发的裂纹之开、闭冲击，通过识别其相对关系，实现构架裂纹等严重危及安全的故障诊断。
技术介绍
车辆构架是介于承载乘客、货物的车厢与车轮之间的主要支承部件，由于工况恶劣，几乎不可避免地要发生裂纹，进而断裂，引起严重事故。因此需要在裂纹发展到断裂之前识别裂纹，及时维修，防止故障扩展引发事故。对于车辆的构架裂纹的现有监测方法，主要依靠维修工人“死看死守”，即频繁地在停车状况下通过肉眼观察或者利用磁探伤、涡流探伤、超声波探伤、着色检查等技术手段，以及通过定期试验时遍贴应变片进行动应力监测来识别裂纹。磁探伤的原理是在钢铁制造的机器表面撒铁粉，用强电磁铁的磁极(如N、S极) 跨在可能裂纹的两侧，利用裂纹处必然切断磁铁的磁力线所需通过的由钢铁机器材料构成的磁路，而使得磁力线向机器表面发散，并将铁粉吸引到裂纹处以形成补充磁路的自然规律和现象，通过人眼可到的铁粉聚集处，识别隐含着的裂纹；该技术不适用于非铁磁材料的机器，例如铝合金机器、也不适于弱磁性的(如多种不锈钢)材料的机器，与操作者是否对裂纹部位作了检查及熟练程度相关，不能有效、快捷、准确地识别隐患。涡流探伤的原理是对平面电感线圈施加高频电流，线圈产生交变磁力线，将线圈沿着机器表面移动，磁力线耦合入机器的金属材料，在金属材料料中产生涡流，则线圈的电流增大；如果线圈移动到的材料浅层存在裂纹，则材料中涡流减小，线圈中的电流也减小， 通过该电流减小来识别裂纹；该技术的缺点是不能识别更深的裂纹，还受到机器表面是否平坦、光滑以及人工操作是否得当的限制。超声波探伤的原理是，用超声波发声探头紧贴着机器表面，通过耦合剂将短暂的超声波辐射到机器中，或者在机器的其他位置用超声波接收探头检测超声波，通过发现超声波透射能力变小来识别可能在发射与接受探头之间的机器存在的裂纹；或者通过与发射探头组合在一起的接收探头，在停止发射后接收到的、发射波的回波较之其他部位检测时提前到达而发现前方可能存在的裂纹；该方法更要求机器表面光滑以便发射、接收探头偶合，还受到小裂纹、近距离的裂纹不易发现、识别等困扰。着色检查的原理是对可能存在表面裂纹的机器作表面清洗，涂上带深色的渗透液，该渗透液有极强的顺着金属表面(特别是裂纹)流动的能力，然后擦去机器表面的渗透液，涂抹白漆，如果某处存在的裂纹此前渗入了渗透液，则该渗透液将反向流出到白漆层并使之染色，通过白漆上的染色位置和分布形状，识别裂纹是否存在及分布形状；该技术只能识别穿透到表面的裂纹，只能用于核实所怀疑的裂纹，而不便普遍、经常使用。遍贴应变片进行动应力监测的原理是在机器表面估计可能产生裂纹的部位贴大量的应变片，在机器运动时，如果某片应变片所覆盖的裂纹张开，则应变片的电阻材料被拉伸、变长，通过检测该微小的、相对其他应变片增大的电阻增量，来识别可能存在的裂纹；该技术所需的应变片数量巨大，而且所贴位置必须估计得十分准确，否则无效；还因为机器表面在振动或工作中也会存在无裂纹时的在弹性范围内的拉伸或压缩，也会引起应变片电阻增量，故其检测准确度受到限制。因此，现有的诸多裂纹检测技术，在监测频度、实施难易、代价程度、对被检测对象的限制(如停止使用)、使用的传感器数量等方面存在着不足，迫切需要研究一种能弥补上述不足的节约传感器数量、适合于恶劣运行环境、在线运行中随时可以准确地进行频繁监测的新方法。
技术实现思路
为了解决现有的诸多裂纹检测技术在监测频度、实施难易、代价程度、对被检测对象的限制(如停止使用)、使用的传感器器数量多等方面存在着不足，现在提出一种构架裂纹监测方法及其监测装置。一种构架裂纹监测方法，所述方法包括第一步，对构架进行模态分析，对该构架进行监测振动冲击的复合传感器的测点选择；第二步、利用测点位置获取的外部随机冲击激发构架模态的广义共振与该广义共振所激发的广义共振冲击进行识别裂纹的相对积计算；第三步、利用测点位置获取的广义共振的模态频率(FOX)经过窄带滤波、量化相对积以及置信度计算等处理进行裂纹预警的判断。所述的对该构架进行监测的振动冲击复合传感器的测点选择步骤包括(1)对机械构架作模态分析，获取构架的各种共振模态的特征频率FO(I) FO(M)，及其对应的共振模态之应力最大因而易发生裂纹的部位AOl AOM ；(2)针对机器构架受到的主要外力作用所能激发的广义共振最大的模态之对应易发生裂纹部位如AOl AOM中的Α0Χ、Α0Υ……Α0Ζ，以每个振动冲击复合传感器能够监测到最多的易发生裂纹部位的振动和冲击为首要条件，以使用振动冲击复合传感器数量最少为次要条件，确定传感器测点和传感器数量N ；(3)其中传感器测点的首要条件的确定原则是如果传感器安装在易发生裂纹部位所获得振动和冲击最大量值分别为100%，则在合格的测点所获得易发生裂纹部位的振动和冲击必须达到最大量值的10%及以上。在所述的识别裂纹的相对积计算中，利用外部随机冲击激发构架模态的广义共振波形与所述的该广义共振所激发的冲击的开闭冲击波形作时间一一对应的乘法处理，得到相对积输出波形，其中正的脉冲即是闭合相对积，负的脉冲即是开裂相对积。所述的裂纹预警的判断包括如下步骤(1)根据测点所能涉及的广义共振的模态频率(FOX)，对振动信号作带宽为X Y 与模态频率FOX乘积的窄带滤波，其中X = 0. 93 0. 99，Y = 1. 00 1. 03，得到振动滤波信号；(2)选择“振动滤波”信号中相对最大值A发生时间T前后的、波形幅度单调下降到最大值的(O. 01 0. 10)的时间Ta和Tb间的波形段，对该波形段按照最大值的Z倍做整形，其中Z的取值范围建议为0. 05 0. 1，即瞬时幅度大于最大值的Z倍者量化为1，瞬时幅度小于最大值-ζ倍者量化为-1，其余量化为0，得到“振动量化”波；(3)对于对应时间段的开闭冲击波形按照最大值的Z倍做整形，其中Z的取值范围建议为0. 05 0. 1，即瞬时幅度大于最大值的Z倍者量化为1，其余量化为0，得到“冲击量化”波，如附图3;(4)对“振动量化”波与“冲击量化”波作“量化相对积”，即对相关时间段内各时间的“振动量化”波与“冲击量化” 一一相对应求积得到“量化相对积”波；(5)对所得到的“量化相对积”做FFT分析，对频率等于带宽为X Y与模态频率 FOX乘积范围内的最高主频谱线的幅度，除以带宽为X Y与模态频率FOX乘积以外其它频谱线的最高幅度得到“置信度”，若该“置信度”达到1. 41倍及以上，则判定为“裂纹预警”。利用上述任何一种构架裂纹监测方法的监测装置，还包括振动冲击复合传感器 (1-1 1-N)、振动冲击处理器( 和裂纹分析诊断计算机系统3，所述的监测装置还包括裂纹分析诊断软件；所述的振动冲击复合传感器1-1 1-N，用于监测构架可能引发裂纹的振动模态内因在外部随机激励作用下产生的机械广义共振，和该机械广义共振等因素引起的裂纹在振动中因进一步开裂的声发射冲击及开裂的裂纹在振动中短暂闭合所产生的闭合冲击；振动冲击处理器O)，用于对所述振动冲击复合传感器(1-1 1-N)监测的振动冲击信号分离为振动信号和冲击共振解调信号；裂纹分析诊断计本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种构架裂纹监测方法，其特征在于：所述方法包括：第一步，对构架进行模态分析，进而对该构架进行监测振动冲击的复合传感器的测点选择；第二步、利用测点位置获取的外部随机冲击激发构架模态的广义共振与该广义共振所激发的冲击进行识别裂纹的相对积计算；第三步、利用测点位置获取的广义共振的模态频率（Ｆ０Ｘ）经过窄带滤波、量化相对积以及置信度计算处理进行裂纹预警的判断。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐德尧，黄贵发，王智，陈湘，
申请(专利权)人：唐德尧，
类型：发明
国别省市：11
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