[发明专利]一种用于既有道面结构的板底弯拉应力监测系统及方法在审
申请号: | 201811051106.9 | 申请日: | 2018-09-10 |
公开(公告)号: | CN109186826A | 公开(公告)日: | 2019-01-11 |
发明(设计)人: | 蔡靖;李岳;张恒;李少杰 | 申请(专利权)人: | 中国民航大学 |
主分类号: | G01L1/24 | 分类号: | G01L1/24 |
代理公司: | 天津才智专利商标代理有限公司 12108 | 代理人: | 庞学欣 |
地址: | 300300 天*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 弯拉应力 监测系统 面结构 光纤光栅传感器 机场跑道 光纤光栅解调仪 光栅传感器 灯光 光栅 测点位置 飞机荷载 光纤跳线 机场道面 监测预警 折射光波 主控终端 助航灯光 铠装光纤 分线器 接地带 主光缆 检测 跑道 损伤 测量 采集 应用 | ||
1.一种用于既有道面结构的板底弯拉应力监测装置,其特征在于:所述的板底弯拉应力监测装置包括多个安装于跑道中线灯光孔(1)和接地带灯光孔(2)内的光纤光栅传感器(7)、铠装光纤(3)、主光缆(4)、光纤光栅解调仪(5)、主控终端(6)、分线器(8)、光纤跳线(9)和温补光栅传感器;其中每个跑道中线灯光孔(1)和接地带灯光孔(2)的侧壁上间隔距离安装有多个光纤光栅传感器(7),并且分别通过一根光纤跳线(9)与分线器(8)输出端相连而组成一个测试组;分线器(8)输入端通过光纤熔接机与铠装光纤(3)连接;铠装光纤(3)依次连接主光缆(4)和光纤光栅解调仪(5);光纤光栅解调仪(5)通过无线方式与主控终端(6)相连;跑道两侧远离受力区的两个助航灯孔中各埋设一个光纤光栅传感器作为温补光栅传感器,并且温补光栅传感器依次连接主光缆(4)和光纤光栅解调仪(5);所述的主控终端(6)上设有光栅折射光波长数据筛选模块;板底弯拉应力反演模块和评价预警模块;其中光栅折射光波长数据筛选模块包括波长信号处理器以及波长信号存储器;板底弯拉应力反演模块包括剪切应变与板底弯拉应变关系数据库以及板底弯拉应变与板底弯拉应力关系数据库;评价预警模块包括机场道面板应力水平评价标准库。
2.根据权利要求1所述的用于既有道面结构的板底弯拉应力监测装置,其特征在于:所述的每个跑道中线灯光孔(1)和接地带灯光孔(2)侧壁上的多个光纤光栅传感器(7)分布在与机轮行驶方向相同、相垂直或呈45°角的位置;所述的温补光栅传感器与安装于跑道中线灯光孔(1)和接地带灯光孔(2)内的光纤光栅传感器(7)位于同等深度。
3.根据权利要求1所述的用于既有道面结构的板底弯拉应力监测装置,其特征在于:所述的分线器(8)固定在跑道中线灯光孔(1)或接地带灯光孔(2)的底面上;所述的光纤光栅解调仪(5)设置于飞行区以外的设备间内。
4.根据权利要求1所述的用于既有道面结构的板底弯拉应力监测装置,其特征在于:所述的光纤跳线(9)为弧线形。
5.根据权利要求1所述的用于既有道面结构的板底弯拉应力监测装置,其特征在于:所述的光纤光栅传感器(7)采用带温补的双栅铠装表面式光纤光栅传感器。
6.一种采用权利要求1所述用于既有道面结构的板底弯拉应力监测装置的监测方法,其特征在于:所述的监测方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)利用安装于既有道面板上跑道中线灯光孔(1)和接地带灯光孔(2)内的光纤光栅传感器(7)采用200Hz采样频率采集飞机滑行状态下的光栅折射光波长信号,然后经过光纤跳线(9)、分线器(8)、铠装光纤(3)、主光缆(4)和光纤光栅解调仪(5)传送给主控终端(6)的S1阶段;
2)主控终端(6)中的波长信号处理器自动筛选有效、正确的光栅折射光波长信号,对因施工过程中引起的光纤光栅传感器(5)损坏及使用过程中出现的异常信号进行排除,并将机场跑道各测点位置的光栅折射光波长信号储存在波长信号存储器中的S2阶段;
3)利用温补光栅传感器测量机场实地温度,根据光纤光栅传感器(7)所测光栅折射光波长信号以及温补光栅传感器测量的机场实地温度与应变信号的关系将波长信号存储器中实测的有效光栅折射光波长信号转化为应变信号,从而获取飞机动荷载作用下机场跑道各测点位置的实测竖向剪切应变值的S3阶段;
4)根据剪切应变与板底弯拉应变关系数据库中的应变关系,由上述机场跑道各测点位置的实测竖向剪切应变值反演板底弯拉应变值的S4阶段;
5)根据板底弯拉应变与板底弯拉应力关系数据库中的应力应变关系,由上述板底弯拉应变值反演板底弯拉应力值的S5阶段;
6)以机场道面板应力水平评价标准库中的评价标准作为评价依据,建立机场道面评价预警系统,并利用该系统和上述板底弯拉应力值确定道面板状态的S6阶段。
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