[實用新型]一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720185073.1
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN206670841U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊力;徐鑫良
• 申請（專利權(quán)）人: 楊力;徐鑫良
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01M5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前基于智能結(jié)構(gòu)應(yīng)力的技術(shù)得到大量發(fā)展，它通過將傳感系統(tǒng)埋入或粘貼在主體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中作為神經(jīng)系統(tǒng)，同時引入信號信息處理技術(shù)，使其能夠感知和預(yù)報結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變形、缺陷、損傷、腐蝕和失效等一系列結(jié)構(gòu)的非健康狀態(tài)，是一種對材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損評估的新方法。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測將把廣泛使用的離線、靜態(tài)、被動的材料與結(jié)構(gòu)的損傷檢測，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€、動態(tài)、主動的健康狀況的監(jiān)測，從而將大大提高結(jié)構(gòu)的安全性，延長結(jié)構(gòu)壽命，降低結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用。但是像工程結(jié)構(gòu)在長期工作狀態(tài)下往往處于較惡劣的環(huán)境中，必須滿足耐久性、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)相容性等要求，智能傳感材料的出現(xiàn)，如光纖、薄膜類壓電材料、形狀記憶合金、碳纖維、電阻應(yīng)變絲、疲勞壽命絲等新的傳感器手段在復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)得到大量的應(yīng)用，但是這些集成手段會影響復(fù)合材料的層間結(jié)合強(qiáng)度，影響復(fù)合材料的性能。

實用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)傳感又不會大幅降低復(fù)合材料的層間結(jié)合力。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案：

如圖1所示，一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括：至少一個多維桿傳感器組、至少一個信息采集子系統(tǒng)、信息分析子系統(tǒng)和信息顯示子系統(tǒng)；所述多維桿傳感器組，由多個多維桿傳感器組成的傳感器陣列，用于感知復(fù)合材料結(jié)構(gòu)各部分的受力；所述信息采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接口和信號處理電路。采集所述多維桿傳感器組獲得的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)力信號，并通過信息處理電路使信號易于傳輸；所述信息分析子系統(tǒng)用于對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，過濾雜質(zhì)信息，獲得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受力情況，將當(dāng)前的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的閾值比較，進(jìn)行分級判斷和健康狀況分析。所述信息顯示子系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)操縱界面或者監(jiān)控界面上，在模型圖上以直觀形式顯示復(fù)合材料結(jié)構(gòu)各部位的受力狀態(tài)。

上述一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述多維桿傳感器組包括：多個多維桿傳感器和導(dǎo)線，如圖3所示。所述多維桿傳感器一般包括3至8個桿，桿呈空間排布，單個多維傳感器上根據(jù)測量維數(shù)的多少由3至8根接線導(dǎo)線連接。所述的單個桿的材料為壓電材料，受拉、受壓或受拉壓復(fù)合載荷會產(chǎn)生信號。所述導(dǎo)線是將單個多維桿傳感器連接成一個二維或三維的傳感器陣列，三維的傳感器示意圖見圖4。傳感器產(chǎn)生的信號由導(dǎo)線傳遞給信息采集子系統(tǒng)。

上述一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的多維桿傳感器組需在復(fù)合制造過程中，埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中。多維傳感器組的排列和布置要和復(fù)合材料平板結(jié)構(gòu)檢測位置相匹配，可以做成梯形、矩形等形狀。根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)置多維傳感器組的陣列的形狀、行列間布置傳感器的數(shù)量、行列間傳感器的間距，還可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)的厚度和傳感器大小設(shè)置幾個傳感器組，用以在厚度方向上監(jiān)測結(jié)構(gòu)的受力。

上述一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述信息采集子系統(tǒng)包括：連接電路、信號放大電路、A/D采集轉(zhuǎn)換電路以及電源電路；所述連接電路用于將傳感器的信號沿著結(jié)構(gòu)邊緣連接到信息處理電路里；所述信號放大電路、A/D采集轉(zhuǎn)換電路分別用于結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)的放大處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，最終將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。

上述一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述信息分 析子系統(tǒng)，針對接收的傳感器陣列數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，過濾雜質(zhì)信息，進(jìn)行數(shù)字分析，獲得的實時應(yīng)力數(shù)據(jù)，將當(dāng)前的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的閾值比較，進(jìn)行分級判斷。

上述一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述信息顯示子系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)操縱界面或者監(jiān)控界面上，通過界面上的模型圖，在模型圖對應(yīng)位置上，以直觀形式顯示復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。關(guān)鍵復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)由信息分析子系統(tǒng)提供。

上述一種復(fù)合材料平面承力結(jié)構(gòu)應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述直觀形式顯示，可以采用漸變色的形式顯示，也可以按簡單的三色進(jìn)行正常、提醒和警告三種狀態(tài)的標(biāo)記與顯示，還可以在危險時刻，采用語音提醒等有聲的警報形式。

有益效果：