[发明专利]面向结构健康监测的蒙皮监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了面向结构健康监测的蒙皮监测系统，包括柔性智能蒙皮、选通电路、STM32主控制器；柔性智能蒙皮包括柔性基底，柔性基底上密封封装呈阵列化的惯性倾角敏感单元，相邻两个惯性倾角敏感单元之间通过联通导线连接，每个惯性倾角敏感单元均连接同一个级联单元、信号输出单元，信号输出单元连接STM32主控制器；选通电路连接级联单元，用于对惯性倾角敏感单元扫描选通，控制惯性倾角敏感单元进行分时有序采样；STM32主控制器，通过IIC通信接口向选通电路发送控制信号，本发明面向结构健康监测的蒙皮监测系统及监测方法能够实现对中尺度构件“弯曲、扭转、倾斜等多种失效状态”的监测和重构。

技术领域

本发明属于形变测量技术领域，具体涉及面向结构健康监测的蒙皮监测系统，还涉及曲面结构健康监测方法。

背景技术

结构健康监测被普遍认为是提高工程结构健康与安全、实现结构长寿命和可持续管理的最有效途径之一。变形和缺陷等失效损伤是影响构件服役寿命和功能的关键要素，探索面向中尺度构件失效损伤的原位、共形监测方法，是形变测量技术领域面临的主要挑战之一。

中尺度构件的主要特点是“结构尺寸大”与“失效损伤种类繁多”。典型的中尺度构件关键尺寸均至少在“米级”水平，有形状相对简单的，如平板和立方体结构，也有形状相对复杂的，如包含曲面的圆柱结构或异形曲面结构。因此，针对曲面结构构件，如何实现对其弯曲、扭转、倾斜等全局失效状态的监测，实现对被测构件的“监测系统全覆盖便捷部署”，是这类传感测量方法亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供面向结构健康监测的蒙皮监测系统，能够实现对中尺度构件“弯曲、扭转、倾斜等多种失效状态”的监测。

本发明的另一目的是提供曲面结构健康监测方法，能够实现对中尺度结构“弯曲、扭转、倾斜等多种失效状态”的重构。

本发明所采用的技术方案是，面向结构健康监测的蒙皮监测系统，包括柔性智能蒙皮、选通电路、STM32主控制器；

柔性智能蒙皮包括柔性基底，柔性基底上密封封装呈阵列化的惯性倾角敏感单元，相邻两个惯性倾角敏感单元之间通过联通导线连接，每个惯性倾角敏感单元均连接同一个级联单元、信号输出单元，信号输出单元连接 STM32主控制器。

选通电路连接级联单元，用于对惯性倾角敏感单元扫描选通，控制惯性倾角敏感单元进行分时有序采样。

STM32主控制器，通过IIC通信接口向选通电路发送控制信号。

STM32主控制器还连接数据处理显示终端。

本发明的特点还在于：

柔性基底是软质基底，制造材料是聚二甲基硅氧烷。

柔性基底上通过GD414弹性密封剂封装多个惯性倾角敏感单元，使多个惯性倾角敏感单元呈阵列化排列。

联通导线为柔性印刷电路。

本发明所采用的另一种技术方案是，曲面结构健康监测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将被监测曲面结构与柔性智能蒙皮紧紧贴合，通过STM32主控制器向选通电路发送控制信号；选通电路接收到控制信号后，先控制行选通电路进行行选通，待行选通结束时，再控制列选通电路进行列选通，从而控制惯性倾角敏感单元阵列化采集曲面的形变数据；惯性倾角敏感单元通过联通导线上传测量的带有自身ID信息的形变数据到信号输出单元；信号输出单元将接收到的数据传输至STM32主控制器，将多个带有自身ID信息的形变数据作为惯性倾角形成惯性倾角解集；

步骤2、利用惯性倾角解集进行带可调参数的高次插值样条方法拟合得到多条曲线，由多条曲线形成反演曲面；