[发明专利]一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法

说明书

本发明属于智能传感技术领域，具体公开了一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法，首先将梯形等悬臂梁固定，将传感光纤安装在悬臂梁上，利用梯形等悬臂梁确定分布式光纤传感系统的形变感知范围，测量梯形等悬臂梁在传感光纤向下施加载荷的作用下所产生的挠度形变，并记录分布式光纤传感系统的形变测量值，构建分布式光纤传感系统的形变解算模型，确定分布式光纤传感系统的形变解算值，利用分布式光纤传感系统的形变解算方法确定分布式光纤传感系统的形变，该方法施加方式灵活、操作简单、精度高、成本低、实时性好。

技术领域

本发明属于智能传感技术领域，具体涉及一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法。

背景技术

以空天往返飞行器为代表的现代武器装备结构较为复杂，并具有多次重复使用的特点，在长期恶劣环境中服役会受到强冲击、强振动等各种各样的载荷作用，由此会导致结构疲劳损伤，并对飞行器的健康状态产生显著影响。实现飞行器机体结构形变的状态监测可为飞行器综合状态诊断及管理提供依据。

分布式光纤传感器具有质量轻、体积小、便于组网、分布式测量、传输距离远、抗电磁干扰能力强、环境适应性强等优点，是实现飞行器机体形变监测的重要技术手段。由于不同厂家、不同型号、不同护套材料的光纤传感器存在一定的差异，因此在工程应用中，光纤传感器在敏感形变量前，需利用一套形变监测及应力施加装置对光纤传感器进行静态和动态性能测试。

目前，常用的形变监测方法是利用应变片对某定点处的形变进行传感测量，而分布式光纤传感器是对在一定空间内的形变信息进行感知，因此直接使用定点形变测量的应变片法对分布式光纤传感系统的监测并不合适。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法，能够为光纤传感系统施加分布式应力，并对施加的应力值进行估计

本发明的技术方案如下：

一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法，该方法包括如下步骤：

1)梯形等悬臂梁固定及分布式光纤传感器安装

将梯形等悬臂梁平放在工作台面上，梯形等悬臂梁的固定端固定与工作台面，梯形等悬臂梁的自由端伸出工作台面外，自由端上施加载荷P；

将传感光纤布置安装在梯形等悬臂梁上表面；

2)利用梯形等悬臂梁确定分布式光纤传感系统的形变感知范围；

a)利用下式确定悬臂梁的固定端O点处梁横截面的惯性矩I₀

I₀＝b₀h³/12

其中，b₀为梯形等悬臂梁固定端横截面宽度，h为梯形等悬臂梁厚度；

b)利用下式确定梯形等悬臂梁最大扰度y_max

y_max＝(PL³)/(2EI₀)

其中，L为梯形等悬臂梁长度，E为梯形等悬臂梁材料的杨氏模量，是表征材料特性的常数；P是作用于梯形等悬臂梁自由端的集中荷载；

c)利用下式确定分布式光纤传感系统的形变感知范围

ε_max＝(h/L²)·y_max

其中，ε_max为分布式光纤传感系统的形变感知最大值；

3)测量梯形等悬臂梁在传感光纤向下施加载荷的作用下所产生的挠度形变，并记录分布式光纤传感系统的形变测量值；