[发明专利]基于光纤光栅传感器阵列的板状结构形变检测装置和方法

说明书

本发明公开了基于光纤光栅传感器阵列的板状结构形变检测装置及方法，包括：在板状结构的两个面上对称布设的传感器阵列，所述传感器阵列包括：光纤光栅应变传感器阵列和光纤光栅温度传感器；用于向所述的光纤光栅应变传感器阵列和光纤光栅温度传感器发射激光的光纤光栅解调仪；所述光纤光栅解调仪接收传感器返回的激光，并解调出返回激光的波长；用于根据返回激光的波长数据，得到板状结构空间形状的数据重建装置；用于对板状结构空间形状进行显示的显示装置。本发明利用光纤光栅应变传感器灵敏度高、体积质量小、抗电磁干扰的特点，可实现单根光纤多点形变检测，易于构建分布式网络。

技术领域

本发明涉及板状结构形变检测技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅传感器阵列的板状结构形变检测装置和方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

板状结构是卫星飞船等航天器、飞机等航空器、高速动车组等高端装备中常用且非常重要的结构，在多物理场耦合的复杂环境下服役，容易受到极端温度和外力作用影响，诱发结构形态变化，从而导致结构的安全性和可靠性下降，甚至导致灾难的发生。其运行过程中的形态直接关系到高端装备的结构安全，因此，开展对板状结构的形变检测具有重要意义。

目前常用的形状变化检测方法主要有视觉测量法、激光测量法和应变测量形变表征法等。

视觉测量法通过在待测结构上布置若干标记，用高速相机获得图像，再通过相应的算法计算出结构形状。该方法只适用于地面测试，在实际飞行过程中，所用测量系统与待测结构分离，需要较大的空间，相机难以安装，并且单个CCD相机只能检测二维形状，而检测三维形状需要增加摄像机的数目，算法更加复杂，光照效果和距离都会影响形状检测的精度。

激光测量法主要是利用激光跟踪仪或激光测距仪对待测结构上大量离散点进行三维空间位置坐标测量，继而通过曲面拟合算法获得结构的形状。该方法需要激光跟踪仪或者激光测距仪对大量离散点进行三维坐标测量，测量速度较慢，无法满足实时性的要求，且只适用于静态测量的环境。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了基于光纤光栅传感器阵列的板状结构形变检测装置和方法，在板状结构表面或内部构建分布式传感网络，通过检测离散点的应变信息结合三维重构算法，最终获得板状结构的形变情况。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

基于光纤光栅传感器阵列的板状结构形变检测装置，包括：

在板状结构的两个面上对称布设的传感器阵列，所述传感器阵列包括：光纤光栅应变传感器阵列和光纤光栅温度传感器；

用于向所述的光纤光栅应变传感器阵列和光纤光栅温度传感器发射激光的光纤光栅解调仪；所述光纤光栅解调仪接收传感器返回的激光，并解调出返回激光的波长；

用于根据返回激光的波长数据，得到板状结构空间形状的数据重建装置；

用于对板状结构空间形状进行显示的显示装置。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于光纤光栅传感器阵列的板状结构形变检测装置的工作方法，包括：

向布设在板状结构表面的光纤光栅应变传感器阵列和光纤光栅温度传感器发射激光，得到所述传感器反射的激光波长数据；

根据返回激光的波长数据，对板状结构空间形状进行重建。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的对板状结构空间形状进行重建方法。