声发射结构健康监测系统

结构健康监测是指工程结构实施损伤监测和识别，这里所说的损伤包括材料特性的改变或结构系统的改变。结构健康监测过程就是使用传感器阵列来获取损伤信号，通过对这些损伤信号的统计和分析来确定当前结构的健康状况。声发射结构健康监测系统就是利用声发射技术对特种设备、桥梁等做长期监测的过程，以达到使特种设备、桥梁等结构安全运行、延长使用寿命，避免发生事故的目的。

声发射监测流程图

声发射监测的优点：

• 结构运行中实现监测
• 监测已知或隐藏的缺陷并实现定位
• 全天24小时监测和预警
• 一个系统可以集成各种类型的传感器
• 定制解决方案

德国Vallen公司声发射监测系统主要由多通道AMSY-6声发射采集系统、自动化管理软件和云数据平台组成。多通道AMSY-6声发射采集系统已在其他资料中有详细介绍，这里主要介绍自动化管理软件和云数据平台。

Vallen自动化管理软件是监测系统中的核心软件模块。该软件主要可以实现数据采集、数据分析（可视化）、报警处理、数据通信和数据存储。操作人员可以自定义需要完成的任务，如传感器耦合状态的验证、数据存储和上传到云平台、超过预设门槛的报警和报警处理方式等。

 德国Vallen公司声发射监测系统组成示意图

云端数据平台是德国Vallen公司新推出的云端访问平台，主要用于声发射长期监测的数据查看，用户可以在有网络的任何位置查看监测的数据和结果，真正实现了声发射监测数据的实时性和有效性。

前端由德国Vallen公司声发射系统采集数据并上传到云服务器，用户通过可自定义显示内容的云端数据平台对数据进行查看。定义的内容有声发射特征参数图，如幅值与时间的经历图、能量与时间的经历图和定位图等，图形形式有柱状图、点状图、线状图等。该平台可兼容电脑和智能手机，可以*.CSV格式和*.png格式导出数据。
 

云端数据平台整体布局图

 云端数据平台局部详细分布图

应用案例1：新加坡港口集装箱起重机的长期监测

集装箱起重机照片
 

监测系统示意图

任务：利用声发射系统对港口集装箱起重机进行长期监测

目标：由监测结果作为集装箱起重机维修和停用的依据

前期测试：

• 起重机在正常工作条件下进行监测
• 人造裂纹、断铅验证
• 人造裂纹和断铅都能被检测到并准确定位 
• 成功预报危险并自动发生报警信息

 测试结果图

成功点：

• 成功监测到裂纹扩展
• 成功对裂纹进行定位并得到其他无损检测方法的验证
• 实现全体24小时监测

应用案例2：德国西南部Gänstorbrücke 桥的监测
 

声发射桥梁监测示意图

任务：桥梁钢筋混泥土中钢筋断裂的实时监测和自动报警

目前：全天候监测并自动发出报警信息
 

大型钢筋混凝土结构实验室测试
 

钢筋混泥土弯曲试验

 
现场测试图（为传感器的布置提供依据）
 

现场布置示意图 

云数据平台结果显示界面
 

温度显示图
 

 
能量与通道分布图

幅度与时间图
 

定位图
 

定位图中的能量显示 

应用案例3：高速公路桥金属部分的监测

任务：高速公路桥金属部分的监测

目标：提前预警危险区域，避免不必要的道路封闭

成功点：成功监测到裂纹并得到验证

高速公路桥金属部分监测现场图