[發明專利]一種壓電傳感器網絡及其結構健康監測方法

有效

• 申請號: 201910714841.1
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110440832B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 邱雷;汪玉;袁慎芳;鄧曉磊;任元強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01L5/00;G01B7/16
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

本發明公開一種壓電傳感器網絡及其結構健康監測方法，涉及航空航天智能結構技術領域。本發明的一種壓電傳感器網絡，包括：多個第一傳輸通道安裝在第一方向上，所述多個第一傳輸通道并聯設置；多個第二傳輸通道安裝在第二方向上，所述多個第二傳輸通道并聯設置；所述多個第一傳輸通道和所述多個第二傳輸通道相互交錯設置；多個壓電傳感器安裝在所述第一傳輸通道與所述第二傳輸通道的交錯點上。本發明通過交錯式壓電傳感器網絡結構健康監測方法，解決了現有壓電傳感網絡引線數目多、監測系統通道數目多、復雜度高、功耗大、可靠性低的問題。

技術領域

本發明屬于航空航天技術領域，尤其是涉及一種航空航天智能結構技術領域，特別是涉及一種壓電傳感器網絡及其結構健康監測方法。

背景技術

飛行器智能蒙皮技術能夠實現蒙皮結構的自診斷、自適應、自學習和自修復等功能，對于結構的健康監測與診斷是飛行器智能蒙皮的核心功能之一。外部物體的沖擊，極易造成飛行器復合材料結構受損，對結構的整體破壞和失效形成潛在的威脅，因此需要開展對飛行器復合材料結構的大面積沖擊和損傷監測。

為了實現大面積的沖擊和損傷監測，需使用大量壓電傳感器，對于傳統的壓電傳感器網絡來說，網絡中每個獨立的壓電傳感器的信號都需要被采集和處理，這不可避免帶來大量的引線，也使得監測系統需要非常多的通道來支持大面積壓電傳感器網絡，這樣會導致監測系統需要的通道數目增加，監測系統的體積、重量和功耗增大，可靠性降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓電傳感器網絡及其結構健康監測方法，通過在交錯式壓電傳感器網絡結構中，進行損傷區域定位和沖擊區域定位，解決現有壓電傳感網絡引線數目多、監測系統通道數目多、復雜度高、功耗大、可靠性低的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種壓電傳感器網絡，其包括：

多個第一傳輸通道安裝在第一方向上，所述多個第一傳輸通道并聯設置；

多個第二傳輸通道安裝在第二方向上，所述多個第二傳輸通道并聯設置；

所述多個第一傳輸通道和所述多個第二傳輸通道相互交錯設置；

多個壓電傳感器安裝在所述第一傳輸通道與所述第二傳輸通道的交錯點上。

在本發明的一個實施例中，所述壓電傳感器網絡結構包括：在所述第一方向上，所述多個壓電傳感器的正極相互連接；在所述第二方向上，所述多個壓電傳感器的負極相互連接。

本發明還提供一種壓電傳感器網絡結構健康監測方法，其至少包括：損傷區域定位，所述損傷區域定位的方法包括以下步驟：

通過設置在壓電傳感器網絡交錯點上的壓電傳感器，分別獲取基準信號和監測信號；

依據所述基準信號和所述監測信號，分別獲取所述壓電傳感器網路的第一方向上和第二方向上的損傷區域邊界；

依據所述損傷區域邊界，獲取所述壓電傳感器網路中的損傷區域定位。

在本發明的一個實施例中，所述結構健康監測方法還包括：依據所述基準信號和所述監測信號，獲取第一損傷因子和第二損傷因子。

在本發明的一個實施例中，所述壓電傳感器網絡結構健康監測方法還包括：依據所述第一損傷因子確定的兩條所述第一傳輸通道和所述第二損傷因子確定的兩條所述第二傳輸通道，獲取所述壓電傳感器網路的所述損傷區域邊界。

在本發明的一個實施例中，所述損傷因子依據以下公式獲取：