[實(shí)用新型]無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)用智能組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721640999.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN207622683U
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎明誠(chéng);鄧勇生;余坤鋒;高羅強(qiáng);張苗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西電器研究所
• 主分類號(hào): G01B7/16
• 分類號(hào): G01B7/16;G01N27/04;G01L5/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

本實(shí)用新型公開了一種無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)用智能組件，包括結(jié)構(gòu)體、應(yīng)變監(jiān)測(cè)單元、裂紋損傷監(jiān)測(cè)單元和疲勞壽命監(jiān)測(cè)單元共四個(gè)組成部分。其中結(jié)構(gòu)體采用雙孔雙對(duì)稱平行梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度應(yīng)變測(cè)量，通過優(yōu)化組合，新型結(jié)構(gòu)重量同無智能監(jiān)測(cè)功能的原結(jié)構(gòu)相當(dāng)，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)優(yōu)于原結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)力集中效應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命測(cè)量，從而提高結(jié)構(gòu)可靠性，且滿足應(yīng)變、損傷及壽命預(yù)測(cè)的測(cè)量要求，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)結(jié)構(gòu)材料的智能感知和安全預(yù)判功能，擴(kuò)展了無人機(jī)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能，降低了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，涉及一種解決無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能結(jié)構(gòu)組件。

背景技術(shù)

中國(guó)是無人機(jī)制造業(yè)的世界領(lǐng)導(dǎo)者，并正在崛起成為世界級(jí)的創(chuàng)新者，隨著軍民融合的大發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)無人機(jī)已經(jīng)在測(cè)繪、航拍、巡線、架線、勘探、防火、滅火、公安巡檢、森林防護(hù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、城市管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有 400多家公司或單位從事無人機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。國(guó)內(nèi)民用無人機(jī)，尤其是消費(fèi)級(jí)無人機(jī)已走在世界前列。然而，近年來國(guó)內(nèi)連續(xù)發(fā)生多起無人機(jī)威脅，實(shí)際上，小型無人機(jī)的失控以及墜毀迄今為止比起有人飛機(jī)已經(jīng)越來越普遍。因此，對(duì)使用中的無人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整性和健康狀況檢查，防止形成災(zāi)難性的故障，已經(jīng)成為當(dāng)今一個(gè)重要并急需的課題，而目前國(guó)內(nèi)尚無該項(xiàng)研究的先例，也無相關(guān)專利技術(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)用智能組件，解決無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中主體結(jié)構(gòu)的智能感知和智能判斷功能，滿足機(jī)體結(jié)構(gòu)自我診斷和壽命預(yù)測(cè)，確保無人機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)營(yíng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)用智能組件，其特征在于:包括結(jié)構(gòu)體、應(yīng)變監(jiān)測(cè)單元、裂紋損傷監(jiān)測(cè)單元和疲勞壽命監(jiān)測(cè)單元，所述的結(jié)構(gòu)體為雙對(duì)稱雙孔平行梁結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)體指定區(qū)域貼裝有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)單元，各監(jiān)測(cè)單元同結(jié)構(gòu)體之間通過柔性印制監(jiān)測(cè)電路進(jìn)行電氣連接，結(jié)構(gòu)體一端固定在無人機(jī)機(jī)體上，另一端作為施加升降運(yùn)行力的施力端，用于安裝無人機(jī)旋翼動(dòng)力部分，以滿足無人機(jī)飛行任務(wù)的正常運(yùn)行。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，應(yīng)變監(jiān)測(cè)單元由八片電阻應(yīng)變計(jì)組成,八片電阻應(yīng)變計(jì)對(duì)稱分布在雙對(duì)稱雙孔平行梁上下外表面，通過電阻應(yīng)變效應(yīng)進(jìn)行高精度應(yīng)變測(cè)量。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，裂紋損傷監(jiān)測(cè)單元由四組損傷監(jiān)測(cè)智能薄膜材料組成，四組損傷監(jiān)測(cè)智能薄膜材料對(duì)稱分布在雙對(duì)稱雙孔平行梁上下外表面，通過伏安特性進(jìn)行損傷嚴(yán)重程度以及損傷位置判斷。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，損傷監(jiān)測(cè)智能薄膜材料包括聚酰亞胺基底、納米合金薄膜敏感層和三防保護(hù)層，包含縱橫排列的電阻陣列進(jìn)行損傷監(jiān)測(cè)及位置判斷。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，疲勞壽命監(jiān)測(cè)單元由八片疲勞壽命計(jì)組成，八片疲勞壽命計(jì)對(duì)稱分布在雙對(duì)稱雙孔平行梁上下內(nèi)表面，通過應(yīng)力集中效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)體疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，所述的結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度不大于 220mm，寬度為20mm～38mm，主要彈性梁厚度不大于12mm，最大應(yīng)變區(qū)域厚度約1mm，應(yīng)變監(jiān)測(cè)單元、裂紋損傷監(jiān)測(cè)單元總厚度不超過 0.2mm，不影響結(jié)構(gòu)體的替代安裝，可無損更換原結(jié)構(gòu)體，提高無人機(jī)性能。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，各監(jiān)測(cè)單元同結(jié)構(gòu)體之間采用雙組分環(huán)氧膠進(jìn)行可靠貼裝，通過柔性印制電路(FPC)進(jìn)行電氣連接。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，應(yīng)變監(jiān)測(cè)單元、裂紋損傷監(jiān)測(cè)單元和疲勞壽命監(jiān)測(cè)單元均優(yōu)選聚酰亞胺薄膜材料作為基底，光刻智能敏感膜層進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，全密封防護(hù)結(jié)構(gòu)組成。

上述無人機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)智能組件中，結(jié)構(gòu)體制作材料優(yōu)選高強(qiáng)度的鋁合金材料7A04。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：