舰船结构健康监测系统

舰船结构复杂,长期服役在恶劣的海洋环境中,受到各种载荷的交互作用,如舰船运动产生的惯性力、风载荷、海流、波浪载荷、冰载荷、深水压力载荷、爆炸冲击等,有时还要遭到台风、碰撞、搁浅等意外载荷,结构本身还要遭受环境腐蚀等影响，在这些恶劣的环境载荷长期作用下, 它们在船体结构内部引起交变应力,造成结构的疲劳损伤,使结构的承载能力下降,引发结构屈曲，发生灾害性事故。

由于光纤光栅的独特优点，使得相比于传统的舰船结构健康监测系统，基于光纤光栅的舰船结构健康监测系统能具有更大的规模，能更全面的监测船体关键位置的状态消息。如图所示的基于光纤光栅的舰船结构健康监测系统框图，它主要包括传感与检测系统、数据传输与保存系统及信号处理与分析系统三个部分。

1.传感与检测系统

  该部分是舰船结构健康监测的基础部分，光纤光栅监测系统主要是监测舰船关键部位反映结构强度的弯矩信息及各种作用在舰船上的砰击载荷，包括合适的光纤光栅传感器结构和传感网络的优化配置，及光纤光栅波长解调系统。

  另外，该部分还包括与各监测传感器相配套的信号采集设备，需要确定信号采集硬件设备的频率及分辨率、对检测信号进行必要的预处理，同时还需要确定不同类型传感器的测量频率如：连续监测，间断监测等。

 2.数据传输与保存系统

  该部分的作用是将检测到的舰船各种载荷以及航行状况传输到控制及显示平台，并保存以便后续分析、主要包括信号传输设备及显示保存系统。通常也将监测信息采用无线网络方式传输至不同监测站点实时共享舰船的状态信息，便于对舰船结构状态进行异地分析，专家诊断等。检测数据保存系统主要是选择合适的存储设备和软件系统，需要根据实际的航行状况考虑数据保存的频率和格式。

 3.信号处理与分析系统

  该部分是舰船结构健康监测系统的关键部分，通过对舰船关键部位检测载荷信号进行处理，确定载荷大小，分析是否发出警报，判断舰船结构状态及是否产生损伤等。该部分通过人机交互控制平台的智能专家系统实现上述各种信号处理与分析，并根据不同的舰船结构设置选择不同的阈值参数。