[发明专利]基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复方法

说明书

本发明公开一种基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复系统及方法，系统包括光源模块、液芯光纤智能结构模块、光电检测模块、微控制器模块、模数转换模块、蜂鸣器模块、数码显示器模块、继电器模块；光源模块包括通信光源和修复光源，光源模块的开关与继电器模块相连；液芯光纤智能结构模块是在复合材料中埋入液芯光纤；光电检测模块包括光电转换模块和信号放大模块，光电转换模块采用光电三极管，信号放大模块采用差分放大器AD626，通信光源和修复光源照射于液芯光纤智能结构模块的一端，液芯光纤智能结构模块的另一端连接光电三极管；微控制器模块采用通用处理器AT89S51，模数转换模块采用ADC0809芯片，信号放大模块输出的电压连接ADC0809芯片的IN0引脚。

技术领域：

本发明涉及一种基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复系统及方法，其基于光纤传感技术和微控制器技术以及模糊控制技术，涉及一种新型光纤传感器的物理结构，同时涉及一种基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复方法，其中，通过模糊控制的方法控制继电器的开合，从而控制通信光源和修复光源在复合材料发生损伤的情况下及时转换，实现复合材料结构损伤自修复。

背景技术：

复合材料损伤的健康监测一直以来都是研究热点，因为复合材料的健康状况影响重大，尤其在航空航天事业方面具有深刻的意义。目前复合材料结构已广泛应用于飞行器中。飞行器在工作中难免会承受各种冲击，如：翼面同飞鸟的撞击、受到枪击、起落过程中跑道上障碍物对滑轮的影响、维护时的工具掉落在了飞行器的表面等，一个小的损伤就可以带来致命的灾难。因此通过监测损伤的程度以及位置来保证飞行器运行的安全是非常必要的。复合材料损伤定位和损伤程度的判断也成了近年来研究的热点课题，当然现在也取得了不少的科研成果。智能结构的功能应该包含两部分的内容，一个是自诊断和自修复。近年来，光纤在智能复合材料中的自诊断应用研究的已经比较深入，也取得显著的成果。目前在智能复合材料监测系统中应用最多是光纤光栅传感器，但是光纤光栅只能作为传感元件监测复合材料的健康状态，当材料发生损伤时，不能对材料进行及时修复，且当材料受损光纤也受损，不再具有损伤自诊断功能。

本发明是根据内置胶囊仿生自修复机理设计的一套自修复系统，该仿生自修复机理是将内含粘接剂的空心胶囊渗入材料中，一旦材料在外力作用下发生开裂，部分胶囊破裂，粘接液流出并深入裂纹，可使材料裂纹重新愈合；或者空心胶囊内部含一种催化剂或促进剂，一旦材料在外力作用下发生开裂，部分胶囊破裂，催化剂或促进剂流出，从而促使材料内部发生化学反应而自动愈合。液芯纤维自修复的概念是埋入基体的液芯纤维，在裂纹扩展时以释放修复物质而治愈裂纹时提出的。国外在液芯光纤这方面工作开展的比较早，在1970年E.Plppen首次研制成功了液芯光纤，可是研制出来的液芯光纤损耗比较大，在当时的研究条件下，将液芯光纤用于通信是不太现实的，适逢此时石英光纤处于蓬勃的发展期，光纤生产技术提高很快，生产出来的石英光纤的损耗己接近理论损耗值。虽然液芯光纤没有被用于光通信，但实验中却发现了液芯光纤的一些性质，如光谱传输效率高、机械性能好、可以传输大功率光源、非线性特性、大数值孔径等等。近年来，国内对于液芯光纤的研究正在许多单位展开，但研究主要集中于液芯光纤的研制及其特性的研究，主要应用于光波传输方面，其他用途还未见到相关的报道。

本发明基于特制的液芯光纤提出了一种基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复系统及方法，该方法基于一套自主设计的光纤智能结构自修复系统，采用液芯光纤作为传感器，当智能材料结构发生损伤破坏时，系统通过控制模块控制修复光源的开关，从而实现光修复。

发明内容：

为了达到上述发明目的，本发明提供一种基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复系统及方法。

本发明采用如下技术方案：一种基于模糊控制算法的复合材料结构损伤自修复系统，其包括光源模块、液芯光纤智能结构模块、光电检测模块、微控制器模块、模数转换模块、蜂鸣器模块、数码显示器模块、继电器模块；

所述光源模块包括通信光源和修复光源，所述光源模块的开关与继电器模块相连；