国家海洋设备质量检验中心（山东）水下设备实验室受中国海洋大学工程学院委托，依托于国家杰出青年科学基金与国家重点研发计划等项目，完成深海混输立管结构健康监测及预警系统实验室测试。
中国海洋大学工程学院王树青教授研究团队，基于LABVIEW和MATLAB混合编程语言设计研发了我国首套深海矿产混输智能装备安全监测系统-《深海混输立管结构健康监测及预警系统》，该系统包含：用户管理、硬件配置、信号采集、信号处理、特征提取、状态监测、预警决策及打印报表等八大模块，可实现立管结构应变和加速度信号实时采集、小波消噪和数理统计处理、结构健康监测、立管结构空间姿态反演及多级多指标损伤预警等功能。
图1深海混输立管结构健康监测及预警系统
图2行业专家实地考察立管结构健康监测系统
此次实验室测试的目的是验证研发的光纤光栅应变传感器、光纤采集仪及监测系统的性能，测试内容包括光纤光栅应变传感器性能试验和光纤应变传感器30MPa打压试验。
图3柔性管缆拉弯疲劳试验机
首先，光纤光栅应变传感器性能试验使用设备为水下设备实验室柔性管缆拉弯疲劳试验机，拉伸最大试验力KN，作动器最大行程2m；弯曲最大试验力为两个作动缸各为KN，作动器最大行程1.5m，并配有实时监控和数据采集集成系统，可随时检测试验情况。
图4光纤光栅应变传感器性能试验布置图
试验前，利用加工的模型夹具将立管模型固定试验机上，同时将液压千斤顶调整到立管中间位置处；将带有光纤光栅传感器及应变片的卡箍固定于立管模型中点偏上位置处。进行静力加载试验时，按照设定的载荷梯度，通过液压千斤顶对立管中点施加竖向荷载，荷载保持10min，同时观察光纤光栅传感器应变实时数据与应变片实时数据吻合情况；加载结束后，记录光纤光栅传感器测量波长/应变和电阻式应变片测量应变数据。
图5光纤光栅应变传感器性能试验-静载10KN
进行动力加载试验时，动力试验载荷为10KN，加载过程中，观察光纤光栅传感器应变实时数据与应变片实时数据吻合情况；加载结束后，记录光纤光栅传感器测量波长/应变和电阻式应变片测量应变数据。
图6光纤光栅应变传感器性能试验-动载10KN
其次，光纤应变传感器30MPa打压试验使用设备为水下设备实验室球型卧式高压密封舱，最大工作压力35MPa，适用于水下设备的外壳耐压测试、内外压复合测试等。
图MPa卧式高压仓
利用卡箍将光纤光栅应变传感器固定在立管上，整体置于高压舱内；通过穿舱件将光纤传感器导线引出，连接在光纤采集仪上，观测并记录传感器光谱及波长信息；测试按照5MPa的加压梯度进行逐级加压，每个梯度保压10min；打压至工作水压30MPa，保压24h，观测并记录传感器光谱及波长信息。
图8光纤应变传感器30MPa动态打压性能试验-光谱/波长信息
深海混输立管结构健康监测及预警系统的成功研制，有效解决了海洋工程结构监测系统集成度低、预警系统缺失等关键技术难题；研制的基于光纤传感原理的光纤光栅传感器稳定可靠、耐高压、可远距离传输，可应用于米深海混输立管的结构健康监测示范中；深海混输立管结构健康监测系统软硬件系统/设备的成功研发，进一步提高了我国深海矿产混输装备智能化水平，有效保障了海洋工程结构状态评估及安全运营，同时可为我国深水/超深水海洋工程油气资源勘探、开采及输运结构保驾护航。
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