[發(fā)明專利]一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710757633.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN107478170B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi)方;李英武;任飛飛;婁偉濤;劉雪蓉;魏巍;靳曉帥;黃元星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G01L1/24
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發(fā)明提供一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器的實(shí)現(xiàn)方法,其具體步驟如下：步驟一，選擇光纖傳感器，并根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)光纖應(yīng)變花進(jìn)行設(shè)計(jì)；步驟二，對(duì)智能涂層傳感器進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)智能涂層傳感器的形狀；步驟三，將光纖應(yīng)變花和智能涂層進(jìn)行集成；步驟四，對(duì)光纖應(yīng)變花和智能涂層傳感器的布局進(jìn)行優(yōu)化；步驟五，對(duì)光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器進(jìn)行性能測(cè)試；通過以上步驟，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成的傳感器，能夠監(jiān)測(cè)多個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變，同時(shí)解決了智能涂層傳感器虛警率較高的問題，便于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，提高健康監(jiān)測(cè)的精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器的實(shí)現(xiàn)方法,它涉及一種對(duì)光纖傳感器應(yīng)變花結(jié)構(gòu)的研究，以及與智能涂層傳感器的結(jié)合，最后實(shí)現(xiàn)傳感器的集成，從而結(jié)合兩種傳感器的優(yōu)點(diǎn)，提高對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)變和裂紋監(jiān)測(cè)精度的方法，屬于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光纖可對(duì)其布貼局部區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且具有抗電磁干擾、抗腐蝕、靈敏度高、本征無源、易維護(hù)、重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但是單一的光纖只能監(jiān)測(cè)某一個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變，然而在實(shí)際的應(yīng)用過程中通常需要同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變。

智能涂層技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)裂紋的監(jiān)測(cè)，已經(jīng)得到了實(shí)際的應(yīng)用，但是因?yàn)橹悄芡繉哟嘈暂^大，當(dāng)其應(yīng)用在監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)存在虛警率較高的問題，即當(dāng)結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)問題時(shí)，由于其他因素的影響導(dǎo)致其報(bào)警，因此限制了它的推廣應(yīng)用。

基于以上現(xiàn)狀和問題，本發(fā)明一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成的傳感器，能實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變，解決智能涂層傳感器虛警率較高的問題，并且由于光纖光柵傳感器主要監(jiān)測(cè)大尺度應(yīng)變場(chǎng)，不適宜于小尺度測(cè)量，相反，智能涂層在小尺度應(yīng)變場(chǎng)監(jiān)測(cè)的問題上有優(yōu)勢(shì)，因此兩者相結(jié)合能夠提高檢測(cè)的精度，便于實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

(一)本發(fā)明的目的是：

本發(fā)明一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器的實(shí)現(xiàn)方法，利用光纖應(yīng)變花與智能涂層傳感器的結(jié)合，能夠監(jiān)測(cè)多個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變，同時(shí)解決智能涂層傳感器虛警率較高的問題，提高對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)變和裂紋的監(jiān)測(cè)精度便和穩(wěn)定性，便于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。

(二)其具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器的實(shí)現(xiàn)方法,其具體步驟如下：

步驟一，選擇光纖傳感器，并根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)光纖應(yīng)變花進(jìn)行設(shè)計(jì)；

步驟二，對(duì)智能涂層傳感器進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)智能涂層傳感器的形狀；

步驟三，將光纖應(yīng)變花和智能涂層進(jìn)行集成；

步驟四，對(duì)光纖應(yīng)變花和智能涂層傳感器的布局進(jìn)行優(yōu)化；

步驟五，對(duì)光纖應(yīng)變花和智能涂層集成傳感器進(jìn)行性能測(cè)試。

其中，在步驟一中所述的“選擇光纖傳感器，并根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)光纖應(yīng)變花進(jìn)行設(shè)計(jì)”；其作法如下：選擇合適的光纖傳感器，其型號(hào)為EDF-MP980光纖傳感器；所述的“光纖應(yīng)變花”是指一種具有兩個(gè)或兩個(gè)以上不同軸向敏感柵的光纖傳感器，用于確定平面應(yīng)力場(chǎng)中主應(yīng)變的大小和方向；本發(fā)明設(shè)計(jì)的光纖應(yīng)變花結(jié)構(gòu)含3個(gè)光纖柵點(diǎn)，信號(hào)從柵點(diǎn)1進(jìn)入，從柵點(diǎn)3射出，三個(gè)柵點(diǎn)之間呈等邊三角形。

其中，在步驟二中所述的“對(duì)智能涂層傳感器的進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)智能涂層傳感器的形狀”；其作法如下：所述的“智能涂層傳感器”是指一種以涂層的形式制備于目標(biāo)物體上，能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生選擇性作用或者對(duì)環(huán)境變化作出響應(yīng)，并實(shí)時(shí)改變自身的一種或多種性能參數(shù)向適應(yīng)環(huán)境方向調(diào)整的傳感器；本發(fā)明所選擇的智能涂層傳感器型號(hào)為PDXL-GA527，根據(jù)所監(jiān)測(cè)的區(qū)域(長(zhǎng)為250mm,寬為100mm的長(zhǎng)方形)對(duì)智能涂層進(jìn)行設(shè)計(jì)，共放置四塊智能涂層傳感器。