测处理器组成。本实用新型其中，数据采集采用四线制线路，裂纹传感器的测量电阻达到πιΩ级的测量分辨率，数据采集精度很高。同时，为了保证测试电路的安全性，采用mA级的小电流测量，因此电压采集量为微伏级的小信号。系统具有完备的抗干扰电路，从测试线缆屏蔽、电源隔离、电路板级防护和外壳屏蔽四个方面进行电磁兼容设计。可有效抵抗外界电磁干扰，保证系统在恶劣环境下的测量精度和πιΩ级的分辨率。系统中设计了温度补偿电路，消除温度变化对测量精度的影响，使得系统可以稳定工作在_55°C?70°C环境中，保证系统测量精度的一致性。
[0034]一个裂纹监测处理器连接I?8个裂纹监测采集器，通过4根导线连接;一个裂纹监测采集器连接I?8个裂纹监测传感器，通过4根导线连接;具体系统配置根据实际情况确定。结构裂纹监测系统的工作流程为:系统安装、调试完成后，首先测量并保存每一个传感器的初始电阻值(即被测点未产生裂纹前的电阻值)，作为基准值。以后每一次的测量值都和基准值比较，产生差值，通过检查差值，了解被监测点的结构健康状态。当差值大于某设定阈值时表示已产生裂纹。当差值无穷大时表示传感器已断裂，基体裂纹已大于智能涂层监测的范围。此外，结构裂纹监测系统还具有监测裂纹扩展的能力。
[0035]如图2所示，裂纹监测传感器是通过感知结构表面裂纹长度变化，并将其转换为电阻变化量来测量被测物件表面裂纹的检测元件传感器，是结构裂纹监测系统信息感知部件，由信息传感层，信息采集层和保护层组成;其剖面示意图如图2所示，信息采集层属于电阻性元器件，信息传感层由聚合物、导电粒子和胶粘剂组成，所述胶粘剂与被监测件的结构表面固化融为一体，结构表面受力变形或产生裂纹时，信息传感层驱动信息采集层一起变形，采集层的电阻会产生一个变量，为结构裂纹监测系统提供裂纹信息;保护层由聚酰亚胺膜和AB胶或金属构件组成，具有质量轻、体积小、环境适应性高、可实时在线监测、性能稳定、可设计多种形状等优势。
[0036]如图3所示，所述裂纹监测采集器包括采集器壳体、主控芯片、A/D采集转换模块、多路开关控制器、传感器接口、显示灯、CAN通信接口和供电电路;裂纹监测采集器分时循环测量每个裂纹监测传感器阻值，进行必要的数值处理，最后以数字通讯的形式发送给裂纹监测处理器的功能。对采集到的AD数值进行数据处理，主要处理顺序为完成采样数据的滤波以获取稳定的采样值、对完成滤波后的数据按照公式进行转换得到电阻值。这里的滤波算法采用均值滤波的方法，滤波后的测量精度可以达到:0.2?I Ω测量误差为±50πιΩ以内；I?20 Ω测量误差为±5%以内；20?100 Ω测量误差为± 10%以内。每个采集器与处理器之间应尽量设置一根电缆进行数字通讯，以减少布线工作量和系统重量，采集器个数可增减，随被测点数而定。同时，采集器应体积小巧，便于安装。
[0037]如图4所示，所述裂纹监测处理器包括处理器壳体、中央处理器、多路通信选择开关电路、通信选择开关驱动电路、显示驱动模块、显示灯、USB通信接口、数据存储器、时钟模块和宽输入电压电路模块；宽输入电压电路模块接受外部宽范围电压输入，提供稳定电压源，中央处理器控制通信选择开关驱动电路、多路通信选择开关电路、USB通信接口、时钟模块、数据存储器和显示灯协同工作，功能强大性能可靠；
[0038]中央处理器分别连接通信选择开关驱动电路、显示驱动模块、显示灯、USB通信接口、数据存储器、时钟模块和宽输入电压电路模块；
[0039]中央处理器采用高性能处理芯片STM32F105R8T6，负责处理与上位机端通信、与采集器端数据巡查接收、数据信息添加时间标志等数据处理处理、指示灯显示状态管理、数据异常状态判断管理，以及管理其他相关单元的协同工作；与采集器端数据巡查接收包括循环巡查收发各采集器的数据信息。以RS485方式进行数据传输，数据格式为8位数据位，I位偶校验位，I位停止位，波特率是9600bps，通信帧长度为42字节。
[0040]裂纹监测处理器对采集器端传输的数据进行处理，增加时间标志等管理信息，有助于数据备份及信息查询，可以实现对历史数据信息的方便查询及分析，对检测部位的历史状态做到有效的认知，同时对数据信息的异常性进行判断，研判传感器检测部位的裂纹状态，同时辅以指示灯标识给出故障告警。
[0041]结构裂纹监测系统中采集器壳体和处理器壳体均采用电磁屏蔽设计的航空铝，和系统中导线线路进行电磁屏蔽设计。
[0042]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述系统包括依次连接的裂纹监测传感器、裂纹监测采集器和裂纹监测处理器； 所述裂纹监测传感器包括依次设置的信息传感层，信息采集层和保护层;所述信息采集层属于电阻性元器件，所述信息传感层由聚合物、导电粒子和胶粘剂组成，所述保护层由聚酰亚胺膜和AB胶或金属构件组成； 所述裂纹监测采集器包括采集器壳体、主控芯片、A/D采集转换模块、多路开关控制器、显示灯、CAN通信接口和供电电路;所述主控芯片、多路开关控制器、CAN通信接口和显示灯协同工作； 所述裂纹监测处理器包括处理器壳体、中央处理器、多路通信选择开关电路、通信选择开关驱动电路、显示驱动模块、显示灯、USB通信接口、数据存储器、时钟模块和宽输入电压电路模块;所述宽输入电压电路模块接受外部宽范围电压输入，提供稳定电压源;所述中央处理器控制通信选择开关驱动电路、多路通信选择开关电路、USB通信接口、时钟模块、数据存储器和显示灯协同工作； 所述裂纹监测采集器实时循环测量每个裂纹监测传感器阻值，并以数字通讯的形式发送给裂纹监测处理器。2.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:中央处理器、多路通信选择开关电路、通信选择开关驱动电路、显示驱动模块、显示灯、USB通信接口、数据存储器、时钟模块和宽输入电压电路模块集成在裂纹监测处理器中PCB板上。3.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述主控芯片、A/D采集转换模块、多路开关控制器、显示灯、CAN通信接口和供电电路集成在裂纹监测采集器中PCB板上。4.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述裂纹监测处理器连接I?8个裂纹监测采集器，通过4根导线连接。5.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述裂纹监测采集器连接I?8个裂纹监测传感器，通过4根导线连接。6.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述主控芯片为嵌入式ARM处理器。7.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述中央处理器采用高性能处理芯片STM32F105R8T6，负责处理与上位机端通信、与裂纹监测采集器端数据巡查接收、数据信息添加时间标志、指示灯显示状态管理、数据异常状态判断管理以及管理其他相关单元的协同工作。8.根据权利要求1所述的一种结构裂纹在线监测系统，其特征在于:所述采集器壳体和处理器壳体均采用电磁屏蔽设计的航空铝。
【专利摘要】本实用新型涉及一种结构裂纹在线监测系统，所述系统包括依次连接的所述裂纹监测传感器、裂纹监测采集器和裂纹监测处理器；所述裂纹监测采集器实时循环测量每个裂纹监测传感器阻值，并以数字通讯的形式发送给裂纹监测处理器。本实用新型的有益效果为：本实用新型根据工程实际需要设计成为结构裂纹实时在线监测系统，采用分布式结构布局，1个处理器连接8个采集器，1个采集器连接8个传感器，与传统连接方式相比分布均匀，导线用量少、质量轻，传输更可靠，工作更稳定；系统具有完备的抗干扰电路，可有效抵抗外界电磁干扰，保证系统在恶劣环境下的测量精度和mΩ级的分辨率。
【IPC分类】G01N27/04
【公开号】CN205175951
【申请号】CN201520857990
【发明人】李海鹏
【申请人】金翼安达航空科技（北京）有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年10月30日