[发明专利]碳纤维结构拉伸断裂状态的分阶段监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种碳纤维结构拉伸断裂状态的分阶段监测系统，其特征在于：包括计算机、光纤光栅分析仪、Y型光纤耦合器、FBG应变传感探头、FBG应变波传感探头、第一耦合器接头、第一传感光纤、第二耦合器接头和第二传感光纤；计算机和光纤光栅分析仪相连，Y型光纤耦合器包括一个Y型光纤耦合器输入端和两个Y型光纤耦合器输出端，Y型光纤耦合器输入端与光纤光栅分析仪相连；两个Y型光纤耦合器输出端，其中一个Y型光纤耦合器输出端依次与第一耦合器接头、第一传感光纤、FBG应变传感探头相连，另一个Y型光纤耦合器输出端依次与第二耦合器接头、第二传感光纤、FBG应变波传感探头相连。

2.如权利要求1所述的碳纤维结构拉伸断裂状态的分阶段监测系统，其特征在于：所述FBG应变传感探头包括第一传感光纤、设在第一传感光纤纤芯内部的FBG应变传感栅区以及设在FBG应变传感探头表层的全胶黏胶层。

3.如权利要求1所述的碳纤维结构拉伸断裂状态的分阶段监测系统，其特征在于：所述FBG应变波传感探头包括第二传感光纤、设在第二传感光纤纤芯内部的FBG应变波传感栅区、用来固定FBG应变波传感探头的栅区固定架以及设在FBG应变波传感探头表层的局部黏胶点。

4.如权利要求1所述的碳纤维结构拉伸断裂状态的分阶段监测系统，其特征在于：所述FBG应变传感探头和FBG应变波传感探头均为两个以上，且为分布式网络排布。

5.利用权力要求1-4任意一项所述的碳纤维结构拉伸断裂状态的分阶段监测系统监测碳纤维结构拉伸断裂状态的方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、第一阶段监测：当碳纤维结构内部断裂不断进行时，通过FBG应变传感探头应变变化而引起的FBG峰值改变，进而实现对碳纤维结构拉伸件宏观弹性模量变化情况的监测，当FBG中心波长的拉伸变化速率趋于稳定，碳纤维结构拉伸件宏观弹性模量趋于恒定时，试件逐渐达到损伤临界状态，随着拉伸的不断进行，应力松弛现象逐渐发生，FBG应变波传感器的峰值出现跳变，进入下一阶段测量；

B、第二阶段监测：此阶段，由于拉伸的不断进行，碳纤维结构拉伸试件内部的应力松弛现象不断发生，通过监测待测试件在拉伸断裂过程中由于应力松弛导致不同位置的应变波响应情况，进而获得所测碳纤维结构拉伸试件内部断裂分布情况，即断裂状态，实现对断裂位置的实时监测。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：以损伤临界状态作为阶段分化点，对损伤临界状态前碳纤维结构试件宏观弹性模量变化情况和损伤临界状态后由于应力松弛导致应变波响应情况进行监测。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：应力松弛前用FBG应变传感探头和应力松弛过程中用FBG应变波传感探头，其中应力松弛前的FBG应变传感探头与待测的碳纤维结构之间采用全胶接耦合，应力松弛过程中的FBG应变波传感探头与待测的碳纤维结构之间采用局部胶接耦合。