感器兩端的引線與在模具內(nèi)腔兩端固定的單芯光纖連 接器的內(nèi)埋接頭3連接。向模具中澆注聚丙烯熔體，冷卻后開模即得到串狀雙向引線端部 帶有單芯光纖連接器的光纖光柵傳感器嵌件8。
[0094] (4)對單向引線光纖光柵進(jìn)行封裝，將單芯光纖連接器內(nèi)埋接頭預(yù)安裝在封裝模 具的一端，將編號為12-15的光纖固定在串狀封裝模具中，保持光纖的光柵單元位置對應(yīng) 芯板的光柵單元位置，光纖光柵傳感器一端的引線與在模具內(nèi)腔一端固定的單芯光纖連接 器的內(nèi)埋接頭3連接。向模具中澆注聚丙烯熔體，冷卻后開模即得到串狀單向引線端部帶 有單芯光纖連接器的光纖光柵傳感器嵌件10。
[0095] (5)將串狀封裝后的光纖光柵棒狀支撐4的端部粘接在模具上實(shí)現(xiàn)其在模具中的 定位和固定。在隔膜中央位置進(jìn)料孔周圍布排單向引線光纖光柵傳感器嵌件10。將嵌件端 部的單芯光纖連接器的內(nèi)埋接頭與封堵頭配合。
[0096] (6)采用模壓工藝制備隔膜，實(shí)現(xiàn)隔膜和串狀光纖光柵傳感器嵌件的一體成型。
[0097] (7)隔膜模壓成型后，將多余殘留在隔膜外部的光纖光柵傳感器嵌件的棒狀支撐 4去除。
[0098] (8)成型后的濾板經(jīng)過后續(xù)的機(jī)械加工后去除封堵頭，把每個(gè)單芯光纖連接器內(nèi) 埋接頭分別連接光纖耦合器的對應(yīng)端口，光纖耦合器通過光纖接入光纖光柵解調(diào)儀，光纖 光柵解調(diào)儀通過網(wǎng)線連接電腦，電腦中有健康監(jiān)測系統(tǒng)軟件處理光纖光柵數(shù)據(jù)，三維建模， 輸出顯不損傷分布。
[0099] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：包括光纖光柵解調(diào)儀、光纖耦 合器、處理器和光纖光柵傳感器組件，其中，光源發(fā)出光信號，光信號通過光纖親合器傳輸 到光纖光柵傳感器組件，光信號與光纖光柵相互作用后，反射光經(jīng)過光纖耦合器進(jìn)入光纖 光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀連接處理器。2. 如權(quán)利要求1所述的一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述光信 號通過一個(gè)光纖耦合器傳輸?shù)焦饫w光柵傳感器組件的一端，形成一個(gè)兼具光入射和光反射 的端口，所述光纖耦合器有一個(gè)或者兩個(gè)，光信號分成一路或者兩路，分別通過一個(gè)或者兩 個(gè)光纖耦合器傳輸?shù)焦饫w光柵傳感器組件的一端或者兩端，形成一個(gè)或者兩個(gè)端口。3. 如權(quán)利要求1所述的一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述光纖 光柵傳感器組件，包括若干列的應(yīng)變光纖光柵，應(yīng)變光纖光柵及其端部的單芯光纖連接器 的內(nèi)埋接頭內(nèi)嵌于隔膜的模具型腔中，在模壓或者注塑過程中和隔膜一體成型。4. 如權(quán)利要求3所述的一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述單芯 光纖連接器包括處在隔膜濾板的隔膜邊框中的內(nèi)埋接頭、外接接頭以及封堵頭，在隔膜成 型過程中內(nèi)埋接頭的一端與內(nèi)埋的光纖光柵傳感器連接，另一端與封堵頭配合；在成型后 把封堵頭去除，將內(nèi)埋接頭內(nèi)的光纖與外接接頭的光纖連接，實(shí)現(xiàn)埋于隔膜內(nèi)部的光纖光 柵傳感器與光纖耦合器連接。5. 如權(quán)利要求1所述的一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述應(yīng)變 光纖光柵傳感器嵌件上分布有若干個(gè)棒狀支撐，所述棒狀支撐與隔膜模具上預(yù)設(shè)的安裝孔 相配合或其端部粘接固定在模具上。6. 如權(quán)利要求1所述的一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述應(yīng)變 光纖光柵為單向引線或雙向引線，每條應(yīng)變光纖包括多個(gè)刻有不同中心波長的光柵單元， 每個(gè)光柵單元均是一個(gè)獨(dú)立的傳感器單元。7. 如權(quán)利要求1所述的一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述處理 器包括光纖光柵信號解析模塊、隔膜損傷數(shù)據(jù)庫模塊、CAD建模模塊、CAE有限元分析模塊、 隔膜健康整體評估模塊和顯示輸出模塊，其中，所述光纖光柵信號解析模塊，用于解析光纖 光柵解調(diào)儀采集的信號；所述隔膜損傷數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲隔膜損傷數(shù)據(jù)；所述CAD建模 模塊，用于建立隔膜的三維幾何模型；所述CAE有限元分析模塊，用于仿真計(jì)算隔膜損傷程 度；所述隔膜健康整體評估模塊，用于根據(jù)隔膜的損傷分布狀況評估隔膜的健康情況；所 述顯示輸出模塊，用于顯示隔膜的三維幾何模型和健康情況。8. -種基于如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的監(jiān)測系統(tǒng)的方法，其特征是：包括以下步 驟： (1) 選擇光纖，根據(jù)隔膜的結(jié)構(gòu)以及監(jiān)測需要刻制光柵，每條光纖刻制多個(gè)光柵單元， 并對每個(gè)光柵單元編號； (2) 測量每條光纖光柵應(yīng)變，對光纖光柵傳感器以及光纖連接器的內(nèi)埋接頭采用聚丙 烯熔體澆注的方式在封裝模具中進(jìn)行封裝；采用模壓或者注塑工藝制備隔膜濾板隔膜，實(shí) 現(xiàn)隔膜濾板隔膜和光纖光柵傳感器嵌件的一體成型； (3) 每個(gè)光纖光柵傳感器嵌件的一端或兩端的單芯光纖連接器分別連接光纖耦合器的 對應(yīng)端口，光纖耦合器通過光纖接入光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀通過數(shù)據(jù)線連接處 理器，處理器解析光纖光柵解調(diào)儀采集的信號，求解廂式隔膜濾板隔膜溫度、應(yīng)變和應(yīng)力； (4)建立隔膜的三維幾何模型，利用有限元分析方法計(jì)算隔膜的損傷程度，判斷隔膜是 否出現(xiàn)損傷，如若出現(xiàn)損傷，判斷損傷位置及損傷程度，輸出損傷，進(jìn)而評價(jià)隔膜健康程度。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是：所述步驟（4)中，具體步驟包括： (4-1)利用CAD建模軟件建立隔膜的三維幾何模型，并導(dǎo)入CAE有限元分析軟件，劃分 網(wǎng)格，建立有限元模型； (4-2)根據(jù)空間位置對應(yīng)關(guān)系，建立有限元模型中單元exk]和光柵單元xkj的對應(yīng)關(guān) 系：Ολ?:/，將光柵測量的應(yīng)變和應(yīng)力映射到有限元模型中，同時(shí)讀取芯板與隔膜相對 應(yīng)位置的光柵測量的溫度信號，開展隔膜溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場的有限元模擬； (4-3)處理器接收光纖光柵解調(diào)儀傳輸來的信號，并統(tǒng)計(jì)死亡光柵編號； (4-4)將接收到的光柵xkj信號進(jìn)行處理后和隔膜損傷數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的損傷數(shù)據(jù)模型 對比，診斷光柵單元位置的隔膜是否發(fā)生損傷以及損傷程度，建立光柵單元和隔膜損傷程 度之間的關(guān)系：xkj- (4-5)結(jié)合步驟（4-2)、（4-4)，得到有限元模型中的光柵單元在健康監(jiān)測過程中損傷 程度的變化關(guān)系：e〇ik])-d ，比較分析損傷程度的有限元模擬結(jié)果和步驟（4-4)中所得 的診斷結(jié)果，豐富、優(yōu)化隔膜損傷數(shù)據(jù)庫，然后通過云圖輸出隔膜損傷程度的分布狀態(tài)； (4-6)根據(jù)損傷程度，預(yù)估隔膜的安全性和使用壽命，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是：所述步驟（4)中，雙引線光柵信號的處理具 有選擇性：光纖完好時(shí)，處理器接收的同一光柵的兩引線信號相同，僅僅加工處理一端引線 傳輸信號；如果光纖斷裂，兩端引線傳輸信號不同，處理器需要同時(shí)處理兩端信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隔膜濾板的隔膜在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括光纖光柵解調(diào)儀、光纖耦合器、處理器和光纖光柵傳感器組件，光源發(fā)出光信號，光信號通過光纖耦合器傳輸?shù)焦饫w光柵傳感器組件，光信號與光纖光柵相互作用后，反射光經(jīng)過光纖耦合器進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀連接處理器，處理器調(diào)用隔膜損傷數(shù)據(jù)庫，分析損傷程度，建立三維模型，輸出隔膜的損傷分布，評估隔膜的健康情況，并且及時(shí)發(fā)布預(yù)警，能夠幫助準(zhǔn)確快速排除隔膜故障，避免安全事故和生產(chǎn)損失，保證設(shè)備廠家以及用戶雙方的利益。
【IPC分類】G01D21/02, G06F17/50
【公開號】CN105387890
【申請?zhí)枴緾N201510969072
【發(fā)明人】賈玉璽, 董琪, 萬國順, 郭云力
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月21日