【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢筋变形测量领域，具体地，涉及一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法及系统。
技术介绍
1、随着国内航天科技的高速发展，运载火箭的发射频率越来越高。每一次的发射，都涉及到载荷吊装这一流程，即把卫星和整流罩的组合体从地面吊装至运载火箭仪器舱之上。同时，运载火箭的各子级转运，也涉及到塔架吊装这一流程。因此，随着航天的高密发射，运载火箭各子级吊装和组合体吊装频率越来越高，安装于塔架顶部的悬梁臂使用次数和使用频率都在显著增加。由于航天产品承载着大量的心血且造价高昂，悬梁臂的质量检测以及安全保障，就显得尤为重要。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，包括：
3、步骤s1：对钢结构进行力学分析，得到悬梁臂受力变形的方向，确定坐标轴的原点和方向；
4、步骤s2：基于确定坐标轴的原点和方向，确定光纤传感器的安装分布位置；
5、步骤s3：检测各位置的应变；
6、步骤s4：根据光纤传感器位置和应变计算悬梁臂的变形。
7、优选地，悬梁臂q由位于同一水平面内的悬梁臂分支a和悬梁臂分支b组合而成，光纤光栅传感器沿着悬梁臂分支a的轴向均匀分布，第一个光纤光栅传感器fbg-a1的一端安装在坐标系原点，原始长度为δx；相邻传感器的首端之间距离为δl；悬梁臂分支a受力弯曲后，安装在悬
8、计算上下两表面的第一对光栅的变形：
9、
10、其中，εa1为光栅fbg-a1测得的应变，εa1为光栅fbg-a1测得的应变；
11、变形后，上下光栅、中性层位于一个同心圆中，设中性层至同心圆的圆心半径为r_a1，且变形后的弧度为θ_a1，则得方程组
12、
13、两式相减，令δε1＝εa1-εa1，得
14、δ(εa1-εa1)＝d×θ_a1
15、即
16、
17、又因为
18、δ＝r_a1×θ_a1
19、由此得
20、
21、即
22、
23、悬梁臂分支a的第一对光栅测得的变形半径r_a1为角度θ_a1为共n对光栅，得到的半径数组为r_a＝[r_a1，r_a2，…，r_an]，得到的角度数组为θa＝[θ_a1，θ_a2，…，θ_an]。
24、优选地，步骤a1：对应变进行插值：
25、传感器离散分布于待测梁的表面，在相邻的光栅之间插值成α个位置的应变，每段应变是均匀的；应变插值后，计算并重新排列，得到的半径数组为r_a＝[r_a1，r_a2，…r_aw]，角度数组为θ_a＝[θ_a1，θ_a2，…，θ_aw]，其中，w为插值后的半径/角度的总数。
26、优选地，步骤a2：计算变形后的悬臂梁分支a轨迹曲线：
27、悬臂梁分支a的中性层受力后的位置分布为其变形，s1m1为第一对光栅变形后同心圆的半径，大小为r_a1，∠omn的大小为θ_a1，为的弧度；
28、由第一对光栅解得s1点的坐标，第一对光栅检测解算得到的变形结果：
29、x_a1＝r_a1sinθ_a1
30、y_a1＝r_a1-r_a1cosθ_a1
31、在第一对、第二对光栅检测的基础上，解算s2点的坐标：
32、x_a2＝(r_a1-r_a2)sinθ_a1+r_a2sin(θ_a1+θ_a2)
33、y_a2＝r_a1+(r_a2-r_a1)cosθ_a1-r_a2cos(θ_a1+θ_a2)
34、在第一对、第二对、第三对光栅解算的基础上，解算s3点的坐标：
35、x3＝(r1-r2)sinθ1+(r2-r3)sin(θ1+θ2)+r3sin(θ1+θ2+θ3)
36、y3＝r1+(r2-r1)cosθ1+(r3-r2)cos(θ1+θ2)-r3cos(θ1+θ2+θ3)
37、则任意一点，st的坐标由得递推公式得到
38、
39、
40、t∈[2，w]
41、其中，x_at为分支a上任意一点st的横坐标，y_at为任意一点st的纵坐标，i为中间变量；
42、由此得到悬臂梁分支a的任意一点变形。
43、优选地，步骤a3：计算悬臂梁分支b，然后将悬臂梁分支a和悬臂梁分支b取平均；
44、悬臂梁分支b的任意一点变形。
45、
46、
47、t∈[2，w]
48、其中，x_bt为分支b上任意一点的横坐标，y_bt为分支b上任意一点的纵坐标，r_bi为分支b第i个同心圆的半径，θ_bi为分支b第i段弧对应的弧度；
49、悬梁臂q的变形为悬臂梁分支a的变形结果与悬臂梁分支b的变形结果的平均值：
50、
51、
52、t∈[2，w]
53、其中，xt为悬梁臂q变形后的横坐标，yt为悬梁臂q变形后的纵坐标。
54、根据本专利技术提供的一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测系统，包括：
55、模块m1：对钢结构进行力学分析，得到悬梁臂受力变形的方向，确定坐标轴的原点和方向；
56、模块m2：基于确定坐标轴的原点和方向，确定光纤传感器的安装分布位置；
57、模块m3：检测各位置的应变；
58、模块m4：根据光纤传感器位置和应变计算悬梁臂的变形。
59、优选地，悬梁臂q由位于同一水平面内的悬梁臂分支a和悬梁臂分支b组合而成，光纤光栅传感器沿着悬梁臂分支a的轴向均匀分布，第一个光纤光栅传感器fbg-a1的一端安装在坐标系原点，原始长度为δx；相邻传感器的首端之间距离为δl；悬梁臂分支a受力弯曲后，安装在悬梁臂分支a上下表面的光纤光栅被拉伸，对应位置的光栅弯曲后形成同心圆，根据输出的应变fbg-a1拉伸后的长度为la1，fbg-an为梁a上表面安装的第n个光栅，fbg-an拉伸后的长度为lan，fbg-a1拉伸后的长度为la1，fbg-an为梁a下表面安装的第n个光栅，fbg-an拉伸后的长度为lan；光栅初始长度为δ，梁的厚度为d；
60、计算上下两表面的第一对光栅的变形：
61、
62、其中，εa1为光栅fbg-a本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
6.一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测系统，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测系统，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于光纤传感器的塔架悬梁臂变形检测方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘世俊，蒋佳茗，余子开，范崇盛，李一，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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