[发明专利]一种氢气瓶无损检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种氢气瓶无损检测装置及检测方法，属于新能源技术领域。本发明基于分布式光纤测量技术提出一种可以对燃料电池汽车的车载氢气瓶强度指标进行测试及分析的方法，以实现气瓶的无损检测。分布式光纤可以实现多通道工作，同时进行温度和应变等信号的动态采集，并可对每个测量点进行准确定位。在车载氢气瓶生产过程中，将分布式光纤提前嵌入到气瓶内胆和外层碳纤维之间，并预留数据采集接头。在充装一定压力过程中，利用光纤传感器实时采集气瓶内胆和碳纤维之间界面的温度和应变数据，通过数据处理及分析，研究是否存在应力集中现象，判断气瓶的损坏程度，决定是否可以继续使用。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种氢气瓶无损检测装置及检测方法。

背景技术

高压容器储氢具有结构简单、储氢密度高、充装与排放速度快等优点而成为氢燃料电池汽车的主要车载储氢方式。氢气瓶中的氢气均呈高压状态，一旦氢气瓶发生疲劳破损或者突发状况损坏，造成高压氢气泄漏，将会带来严重的安全隐患，因此需对氢气瓶进行定期检测。

目前国内对于车载氢气瓶的无损检测还没有相关标准。由于车载氢气瓶内结构复杂、失效形式多样，即其无损检测工作较难完成。当前针对瓶体的无损检测技术主要有人工检测、渗透检测和声发射检测。人工检测主要由检测人员使用相关仪器通过肉眼观察来判断车载氢气瓶内是否失效，此方法工作复杂、人工成本较高。磁粉检测技术主要用于检测铁磁性工件表面是否存在明显裂纹或缺陷。渗透检测用于检测金属气瓶表面开口缺陷。声发射检测是一种动态无损检测技术，主要用于监测材料在工作或者测试过程中的失效行为。由于车载氢气瓶结构复杂且外表面为非金属结构，上述方法较难完成车载氢气瓶的无损检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢气瓶无损检测装置及检测方法，可实现数据的动态采集，并对每个测量点进行准确定位，在车载氢气瓶检测过程中，使用数据采集装置获得气瓶结构内部的温度及应变信息，对数据进行处理及分析，研究是否存在应力集中现象，判断气瓶的损坏程度，确定是否可以继续使用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氢气瓶无损检测装置，包括依次连接的

车载氢气瓶，

用于采集温度和应变数据的光纤传感器，

用于连接光纤的光纤接口，

解调仪模块。

和用于数据处理的上位机；

所述光纤接口设置在车载氢气瓶的加氢口；

对光纤传感器采集到的温度和应变信号进行空间坐标换算，得到车载氢气瓶上各测点处的温度和应变信息；进行结构温度场和应变场的反演，即根据氢气瓶上各离散测点的信息，通过数据采集模块存储到上位机，进行插值拟合计算得到整个氢气瓶的温度场和应变场；根据整个氢气瓶在一定压力下的温度场和应变场信息，判断是否存在应力集中现象，评估车载氢气瓶的受损程度，从而判断车载氢气瓶是否能够继续使用。

所述装置实现在线监测车载氢气瓶结构的健康状态。

可选的，所述车载氢气瓶包括内胆、碳纤维、玻璃纤维、瓶口阀和尾堵；

所述车载氢气瓶的内胆两端分别设有瓶口阀和尾堵；

所述内胆外覆有光纤；

所述光纤外覆有碳纤维；

所述碳纤维外覆有玻璃纤维。

可选的，所述光纤传感器按共轭缠绕方式，以螺旋状缠绕设置在车载氢气瓶的内胆与碳纤维之间。

一种氢气瓶无损检测方法，该方法为：