光纤智能结构在监控系统中的应用

光纤智能结构在监控系统中的应用

图3 计算机监控程序界面
 

　　3. 实验与分析

　　3.1 实验装置

　　实验采用新型特种光光纤智能结构（光纤正交网格状埋入法）进行损伤位置判定，光纤埋入示意图如图4 所示。

图4 智能结构光纤埋入法示意图

　　3.2 实验和数据分析

　　在航空飞行器常用复合材料板中，埋入网状交叉的特种光纤。对该复合材料板进行加载、卸载以及损伤、破坏等实验。当复合材料板未有任何变形与损伤时，8 路光纤输出信号曲线如图5（a）所示，当复合材料板第2 根光纤和第7 根光纤的交叉位置处受到一定外加载荷时，8 路光纤输出信号曲线如图5（b）所示。比较图5（a）和图5（b），承载后，第2 路和第7 路光纤输出明显小于未有任何变形与损伤时的光纤输出，而其他6 路变化量较小。因此，对照图4 可直观看出在第2 根光纤和第7 根光纤的交叉位置处受到载荷作用。同样，图6（b）为复合材料板在第4 根光纤和第5 根光纤的交叉位置处受到一定外加载荷时的8 路光纤输出信号曲线图，对比图6（a）中的原始状态光强曲线，可以发现第4 根光纤和第5 根光纤的输出光强明显减小，这说明了载荷的位置在第4 根光纤和第5 根光纤的交叉处，由系统数据分析的结果与实际实验条件吻合，因此，实验结果表明监控系统的数据处理与分析正确无误，能准确可靠地判别智能结构试件承载和损伤的位置。

图5 （a） 原始状态8 路光纤输出信号曲线

（b） （2,7）处承载时的8 路光纤输出信号曲线

图6 （a） 原始状态8 路光纤输出信号曲线

（b） （4,5）处承载时的8 路光纤输出信号曲线

　　4. 结语

　　本文提出并设计了一种基于光纤智能结构的新型健康监控系统，介绍了系统的组成，阐述了该系统的设计和工作原理，并对光纤智能结构样板进行了健康监控实验：在航空飞行器常用复合材料板中，以网状交叉方式埋入特种传感光纤，构成光纤智能结构试件，对该试件进行健康状况监测与控制实验研究，并作数据分析和损伤位置判定。实验结果表明，系统软硬件工作协调，数据处理与分析正确无误，能准确可靠地判别智能结构试件承载和损伤的位置，并进行相应的光源控制动作，为特殊光纤智能结构的进一步应用开拓了新途径。