[发明专利]基于内植光纤光栅的三明治构件雷击损伤监测装置及方法

摘要

本发明公开了基于内植光纤光栅的三明治构件雷击损伤监测装置及方法，利用光纤光栅作为传感器，监测雷击时纤维复合材料三明治结构的应力应变和温度的变化，同时在制备过程中使用预固化‑二次固化的成型工艺，使得传感器测量数据更加精准，可以显著降低成型和使用过程中的外界物理因素的影响。将得到的光信号经耦合器耦合输入解调仪，转换为电信号，再输入处理器中，得到纤维复合材料三明治结构的剩余强度等重要相关参数，并以图像、曲线形式输出，最终达到对于雷击造成复合材料的内部损伤进行在线监测，有效解决雷击损伤难以监测、雷击产生的巨大磁场对监测的干扰、雷击强大电流对传感器的破坏等问题。

主权项

1.基于内植光纤光栅的三明治构件雷击损伤监测装置，其特征是，包括：预先涂好脱模剂的下模板和预先覆膜的回字形模框围成的模腔，在所述模腔内逐层铺设预先裁切好的碳纤维预浸料，按照预先设计好的铺层顺序进行铺设；选择两层相邻预浸料，在光纤光栅所处位置的上下两层预浸料中分别开设位置一致且尺寸一致的凹槽，将光纤光栅温度传感器或光纤光栅应变传感器用长条状碳纤维预浸料封装保护后，嵌入两层预浸料的所述凹槽内；在封装时使长条状碳纤维预浸料的纤维方向与光纤光栅轴线方向一致；信号处理器对光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器采集的数据进行实时监测与处理；将预先涂好脱模剂的上模板盖在预先涂好脱模剂的下模板上，闭合模具，将模具送入热模压机的加热板之间进行加热加压，实现预固化，信号处理器记录检测到的初始光谱图；预固化结束后立即卸压，在不开模的情况下自然冷却至室温，信号处理器记录预固化过程中温度和应变的变化过程；冷却到室温后，脱离上模板、下模板和模框，得到第一面板；采用同样的步骤，得到第二面板；将蜂窝芯层置于第一面板和第二面板之间，将第一面板、蜂窝芯层和第二面板定位对齐，得到待二次固化的三明治构件，将待二次固化的三明治构件放入模具中，将模具放入热模压机中进行加热加压，实现第二次固化；信号处理器对温度和应变全过程进行实时监测；二次固化结束后暂不卸压；在不开模的情况下自然冷却至室温，然后对固化成型后的三明治构件进行脱模，最终得到内植光纤光栅的纤维复合材料三明治构件；把得到的内植光纤光栅的纤维复合材料三明治构件安装到人工雷击损伤测试装置上，进行雷击损伤监测。