复合材料振动、结构健康和环境温度检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复合材料振动、结构健康和环境温度检测系统，包括调制解调器和铺设在复合材料表面的传感光纤，所述传感光纤上制备有光纤光栅阵列，光纤光栅阵列中相邻两个光栅之间形成一个振动测区，调制解调器利用OFDR解调原理，通过监测各个振动测区长度变化引起的光相位变化，实现对复合材料结构的分布式振动、结构健康和环境温度检测。本发明专利技术基于相位调制的振动解调算法，能够实现在不改变原有系统参数的前提下，实现复合材料振动、结构健康与其环境温度检测，传感部分结构简单，使用简便，性价比较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式光纤传感，具体地指一种复合材料振动、结构健康和环境温度检测系统及方法。

技术介绍

1、复合材料相较于传统的金属材料，拥有优异的抗疲劳、抗腐蚀等优点，被广泛应用于多个领域的结构关键部件。复合材料构件的服役周期主要受其疲劳性能的影响，疲劳性能受到随机循环荷载作用，随机循环荷载使复合材料的结构强度或刚度下降，最终导致构件薄弱处出现损伤，导致结构整体失效。

2、现有的主流复合材料结构健康监测传感器为电阻应变片传感器或是超声波传感器，它们主要是通过结构损伤的应变变化来进行监测，具有高灵敏度的特点，但易受到电磁干扰的影响。另外，温度的变化会导致复合材料的强度、刚度、弯曲性能等物理和力学性质发生变化，不同温度下复合材料结构受到损伤程度不一致。传统的结构健康监测方法难以在原有的系统上同时对环境温度进行测量，同时在现有的基于光纤光栅的复合材料结构健康监测方法中，无法避免振动和温度解调的解耦问题，只能通过改变传感器的结构或使用其它传感器对温度进行补偿来实现。

技术实现思路

1、本专利技术的目的就是本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合材料振动检测系统，其特征在于，包括调制解调器(1)和铺设在复合材料表面的传感光纤(2)，所述传感光纤(2)上制备有光纤光栅阵列(2.1)，光纤光栅阵列(2.1)中相邻两个光栅之间形成一个振动测区，调制解调器(1)利用OFDR解调原理，通过监测各个振动测区长度变化引起的光相位变化，实现对复合材料结构的分布式振动检测。

2.根据权利要求1所述的复合材料振动检测系统，其特征在于：所述调制解调器(1)包括扫频激光器(1.1)、第一耦合器(1.2)、延时光纤(1.3)、光电探测器(1.4)、光环形器(1.5)、第二耦合器(1.6)和信号处理设备(1.7)，扫频激光器(1.1...

【技术特征摘要】

1.一种复合材料振动检测系统，其特征在于，包括调制解调器(1)和铺设在复合材料表面的传感光纤(2)，所述传感光纤(2)上制备有光纤光栅阵列(2.1)，光纤光栅阵列(2.1)中相邻两个光栅之间形成一个振动测区，调制解调器(1)利用ofdr解调原理，通过监测各个振动测区长度变化引起的光相位变化，实现对复合材料结构的分布式振动检测。

2.根据权利要求1所述的复合材料振动检测系统，其特征在于：所述调制解调器(1)包括扫频激光器(1.1)、第一耦合器(1.2)、延时光纤(1.3)、光电探测器(1.4)、光环形器(1.5)、第二耦合器(1.6)和信号处理设备(1.7)，扫频激光器(1.1)用于输出扫频光，第一耦合器(1.2)用于将扫频光分为两路，一路为连接有延时光纤(1.3)的参考臂，另一路为连接有光环形器(1.5)的测量臂，延时光纤(1.3)的一端连接第一耦合器(1.2)的第一输出端，延时光纤(1.3)的另一端连接第二耦合器(1.6)的第一输入端，光环形器(1.5)的第一接口连接第一耦合器(1.2)的第二输出端，光环形器(1.5)的第二接口连接传感光纤(2)的一端，传感光纤(2)的另一端接空，光环形器(1.5)的第三接口连接第二耦合器(1.6)的第二输入端，第二耦合器(1.6)的输出端通过光电探测器(1.4)接入信号处理设备(1.7)；

3.根据权利要求2所述的复合材料振动检测系统，其特征在于：所述扫频激光器(1.1)输出的线性扫频光e(t)表示为：

4.根据权利要求3所述的复合材料振动检测系统，其特征在于：光栅的物理位置与拍频信号的频率一一对应，而由于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政颖，傅雪蕾，桂鑫，李家普，邹宇轩，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：