[发明专利]一种复合材料层间失效模式的检验装置及判断方法

权利要求书

1.一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：包括：

宽带光源(101)，用于产生具有一定光谱带宽的光信号；

光纤耦合器(102)，用于光信号耦合及分束，所述光纤耦合器(102)的输入端与宽带光源(101)连接；

保偏光纤光栅传感器，植入复合材料(107)层间且用于检测复合材料(107)层间应力的方向和大小，与所述的光纤耦合器(102)进行信号双向传输；

光电探测器(103)，用于将光信号转换为电信号，光电探测器(103)的输入端与所述的光纤耦合器(102)的一输出端连接；

信号处理模块(104)，用于数据处理和显示，其输入端与所述的光电探测器(103)的输出端连接；

该复合材料层间失效模式检验装置判断方法，包括以下步骤：

S1、设定保偏光纤光栅传感器的快轴方向为x方向，慢轴方向为y方向，快轴方向和慢轴方向的波长改变满足公式，

Δλ_B,x、Δλ_B,y分别为保偏光纤光栅传感器的快轴、保偏光纤光栅传感器的慢轴方向波长改变量，λ_B0为保偏光纤光栅传感器未受复合材料(107)层间应力作用时谐振波长，ε_x、ε_y、ε_z为保偏光纤光栅传感器受复合材料(107)层间应力作用时x、y、z方向应变量，P₁₁、P₁₂为应变光学系数；

S2、将公式(1)和公式(2)相减得

S3、通过比较Δλ_B,x-Δλ_B,y与0的关系判断复合材料(107)层间失效模式。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：若干保偏光纤光栅传感器依次串联连接构成一个保偏光纤光栅传感器子组(106)，多个保偏光纤光栅传感器子组(106)串联连接构成保偏光纤光栅传感器组，多个保偏光纤光栅传感器组分别设置在复合材料(107)的相异层间，每组保偏光纤光栅传感器组中的多个保偏光纤光栅传感器子组(106)设置在复合材料(107)的同一层间；

检测装置还包括光开关(105)，光开关(105)设置在光纤耦合器(102)与保偏光纤光栅传感器之间，光开关(105)设置有分别与不同层间的保偏光纤光栅传感器组连接的多个端口。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：所述保偏光纤光栅传感器组包括多个中心谐振波长相异的保偏光纤光栅传感器，所述保偏光纤光栅传感器子组(106)内保偏光纤光栅传感器的快轴方向与复合材料(107)层间方向的夹角相异。

4.根据权利要求2所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：所述保偏光纤光栅传感器在保偏光纤上刻写而成，其为布拉格光纤光栅。

5.根据权利要求2所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：刻写所采用的保偏光纤为熊猫型保偏光纤、椭圆型保偏光纤、领结型保偏光纤中任意一种。

6.根据权利要求3所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：所述保偏光纤光栅传感器子组(106)包括快轴平行于复合材料(107)层间的保偏光纤光栅传感器(1061)、快轴垂直于复合材料(107)层间的保偏光纤光栅传感器(1062)、快轴与复合材料(107)层间成45°角的保偏光纤光栅传感器(1063)。

7.根据权利要求2所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：相异层间的保偏光纤光栅传感器组相同。

8.根据权利要求6所述的一种复合材料层间失效模式的检验装置，其特征在于：所述光开关(105)为1×n光开关,n与保偏光纤光栅传感器组埋设复合材料层数相同。