[發明專利]臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗平臺及方法

有效

• 申請號: 201110033276.6
• 申請日: 2011-01-31
• 公開（公告）號: CN102346090A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 朱曉錦;易金聰;張合生;孫冰;蔣麗娜;高志遠;黃全振
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M99/00;G01B11/16;G01B11/24
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗平臺，包括一個臨近空間飛行器的實驗模型(1)、植入至實驗模型(1)的模塊化光纖光柵檢測單元(2)和光纖光柵傳感陣列(3)組成的結構應變傳感網絡、一臺光纖光柵網絡分析儀(4)、一臺算法運行及圖形處理計算機(5)、一臺顯示器(6)、一臺信號發生器(7)、一臺激振器(8)和一個鋁合金外框固定架(9)，其特征在于：所述的飛行器實驗模型(1)通過橡皮繩吊裝到鋁合金外框架(9)上，所述的信號發生器(7)連接至激振器(8)，激振器(8)固定于鋁合金外框架(9)上，并通過連桿與實驗模型(1)相連接，所述的模塊化光纖光柵檢測單元(2)和光纖光柵傳感陣列(3)組成的結構應變傳感網絡連接至光纖光柵網絡分析儀(4)，光纖光柵網絡分析儀(4)與計算機(5)、顯示器(6)順序連接；所述的信號發生器(7)輸出實驗所需的激勵信號到激振器(8)，激勵實驗模型(1)產生形變或進入低頻振動狀態，所述的由模塊化光纖光柵檢測單元(2)和光纖光柵傳感陣列(3)組成的結構應變傳感網絡檢測出實驗模型(1)上各分布光柵測點的應變信息，光纖光柵網絡分析儀(4)獲取應變信息，并輸出至計算機(5)，計算機(5)將獲取的應變信息進行計算處理后，將實驗模型的形變狀態或低頻振動狀況在顯示器(6)上進行實時重構和可視化顯示。

2.??根據權利1所述的臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗平臺，其特征在于：所述的實驗模型(1)由一個框架結構和兩個固定在框架尾部兩側的水平翼形結構構成，對光纖光柵傳感陣列(3)的布置和植入采取差異化方式，在組成實驗模型框架結構的四根龍骨梁中，沿軸向對稱地植入4根由布拉格光纖光柵傳感陣列組成的模塊化光纖光柵應變檢測單元(2)，而在兩個翼形結構表面上各只布置1根光纖光柵陣列(3)，從而構成整個實驗模型(1)的結構形變檢測環節的光纖光柵傳感網絡。

3.??根據權利1所述的臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗平臺，其特征在于所述模塊化光纖光柵應變檢測單元(2)的結構為：對布置在實驗模型(1)框架龍骨梁結構中的每1根模塊化光纖光柵應變檢測單元(2)進行了容錯設計，每1根模塊化光纖光柵應變檢測單元由4根光纖光柵陣列共兩組構成，每組光纖上的光柵點對呈90°正交封裝于直徑為1mm的圓形SMA超彈性合金絲基材軸表面，同時，實現垂直方向感知的2根光纖的光柵點，在基材軸向上成對相互錯開以檢測不同的點；實現水平方向感知的2根光纖的光柵點布置與此類似。

4.??根據權利1所述的臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗平臺，其特征在于：每4根光纖光柵傳感陣列正交封裝在SMA基材上，構成1個模塊化光纖光柵檢測單元(2)，然后采用AB膠水表面粘貼的方式將模塊化光纖光柵檢測單元(2)植入到實驗模型(1)框架龍骨梁結構中，實現模塊化植入；同樣采用AB膠水表面粘貼的方式，將2根光纖光柵傳感陣列(3)植入到實驗模型(1)翼形結構表面。

5.??一種臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗方法，采用根據權利1所述的臨近空間飛行器模型的結構形態感知重構實驗平臺進行實驗，其特征在于實驗操作方法和步驟如下：

（1）調整實驗模型(1)的吊裝高度和位置，將激振器(8)和實驗模型(1)結構相連接；

（2）開啟計算機(5)、顯示器(6)與光纖光柵網絡分析儀(4)，進行結構形態重構與可視化；

（3）實驗模型(1)的結構靜態形變感知與重構的效果驗證；

（4）啟動信號發生器(7)，并設置實驗所需激振信號的頻率和幅值；

（5）啟動激振器(8)，實現實驗模型(1)的結構低頻振動；

（6）實驗模型(1)的結構振動狀態感知與重構的效果驗證。