[发明专利]一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法

说明书

本发明的基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法，冲击装置包括冲击信号产生装置、冲击位置调节装置、冲击能量调节装置；冲击装置可以轻易实现冲击能量位置与冲击能量大小的调节，为后续定位方法的数据提供良好的数据采集基础，冲击定位方法可以利用少样本数据的时域信号进行冲击定位，对样本数量要求较低，并且利用光纤光栅传感器进行冲击定位，受电磁信号干扰小，定位准确度高，也无需电缆进行传输，在执行实时监测的过程更加方便，并且定位准确度高。

技术领域

本发明涉及冲击定位技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法。

背景技术

航空器材料结构在其运行过程中，容易受到空间外来物的撞击，造成结构的损伤可能严重影响其运行可靠性；蜂窝夹芯复合材料具有高比强度、良好的抗疲劳性、耐腐蚀性以及绝缘、热导率低等优点，并且蜂窝结构具有良好的吸能作用，因为其优异的力学性能，使得在航空器上大量应用，但蜂窝夹芯复合材料结构对冲击载荷比较敏感，使得蜂窝结构抗冲击能力差，在冲击速度较低式，复合材料蜂窝夹芯结构表面没有留下可检视的损伤，而在复合材料蜂窝夹芯的内部可能会发生蜂窝芯子的塌陷，从而对航空器造成结构上的损坏，因此，对于航空器冲击的位置和能量大小进行实时监测显得尤为重要。

并且在对蜂窝夹芯复合材料冲击定位试验中，由于复合材料蜂窝板具有各向异性的特性，导致应力波的传播模式复杂多变，所采集到的冲击响应信号的频率组成不是单一、简单的，十分复杂；光纤光栅作为无源传感器件具有结构简单、质量轻、体积小、芯径小、抗电磁干扰能力强、芯径细和易与复合材料一体化集成和易构成分布式传感网络等特点；

现有技术对于冲击位置的定位方法，一般采用压电传感器通过反射中心波长的值移量来反映其他物理量的变化；从而实现对冲击中激励出的Lamb波进行测量定位，现有技术只能实现对冲击位置的确定，无法完成对冲击能量的监测；并且现有技术在监测的过程中，需要使用电缆进行传感器信号的传输，而航空器的使用条件比较恶劣，电缆信号中的信息传输途中，更易受到空间中电磁信号的干扰，从而极大的影响冲击监测结果，使得定位准确度差，并且由于需要电缆进行传输，现有技术在执行实时监测的过程中并不方便，并且需要利用大量的样本才能实现准确度较高的冲击定位；

因此，本领域技术人员致力于开发一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法，旨在解决现有技术中存在的缺陷问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前现有技术中，只能实现冲击位置的确定，无法完成对冲击能量的监测，信息在电缆的传输途中，易受到空间中电磁信号的干扰，从而极大的影响冲击监测结果，使得定位准确度差；并且使用电缆进行传输，用于实时的冲击位置监测并不方便，且监测过程中需要利用大量样本才能实现准确度较高的冲击定位。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置包括冲击信号产生装置、冲击位置调节装置、冲击能量调节装置；

所述冲击信号产生装置包括冲击摆和锤头；所述冲击位置调节装置包括调节滑轨、调节光轴和高度限位装置；所述冲击能量调节装置包括角度限位装置；

所述冲击摆呈长条状，具有一定的长度，冲击摆的一端套于调节光轴上，可以绕调节光轴进行旋转也可在调节光轴上进行水平滑移，冲击摆的另一端具有内螺纹；

所述锤头连接有一段圆柱体，圆柱体上有外螺纹，其外螺纹可以与冲击摆一端的内螺纹进行配合，使得锤头可以固定在冲击摆上；

所述调节滑轨共2根，分别位于冲击摆的两侧；所述高度限位装置位于调节滑轨上，可以在调节滑轨上移动，也可固定在调节滑轨上；

所述调节光轴共一根，调节光轴的两端分别被位于两侧的高度限位装置固定；

所述角度限位装置，位于调节光轴上，所述角度限位装置可以绕调节光轴旋转，从而实现限位角度的改变；