[实用新型]一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于复合材料结构应力监测技术，具体涉及一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统。

背景技术

目前基于智能结构应力的技术得到大量发展，它通过将传感系统埋入或粘贴在主体复合材料结构中作为神经系统，同时引入信号信息处理技术，使其能够感知和预报结构内部的变形、缺陷、损伤、腐蚀和失效等一系列结构的非健康状态，是一种对材料与结构进行无损评估的新方法。

结构健康监测将把广泛使用的离线、静态、被动的材料与结构的损伤检测，转变为在线、动态、主动的健康状况的监测，从而将大大提高结构的安全性，延长结构寿命，降低结构维护费用。但是像工程结构在长期工作状态下往往处于较恶劣的环境中，必须满足耐久性、稳定性、结构相容性等要求，智能传感材料的出现，如光纤、薄膜类压电材料、形状记忆合金、碳纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝等新的传感器手段在复合材料平面承力结构得到大量的应用，但是这些集成手段会影响复合材料的层间结合强度，影响复合材料的性能。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，实现传感又不会大幅降低复合材料的层间结合力。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

如图1所示，一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其特征在于所述系统包括：至少一个多维杆传感器组、至少一个信息采集子系统、信息分析子系统和信息显示子系统；所述多维杆传感器组，由多个多维杆传感器组成的传感器阵列，用于感知复合材料结构各部分的受力；所述信息采集子系统包括数据接口和信号处理电路。采集所述多维杆传感器组获得的复合材料结构应力信号，并通过信息处理电路使信号易于传输；所述信息分析子系统用于对上传的数据进行分析处理，过滤杂质信息，获得复合材料结构受力情况，将当前的数据与系统的阈值比较，进行分级判断和健康状况分析。所述信息显示子系统，在结构操纵界面或者监控界面上，在模型图上以直观形式显示复合材料结构各部位的受力状态。

上述一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其中所述多维杆传感器组包括：多个多维杆传感器和导线，如图3所示。所述多维杆传感器一般包括3至8个杆，杆呈空间排布，单个多维传感器上根据测量维数的多少由3至8根接线导线连接。所述的单个杆的材料为压电材料，受拉、受压或受拉压复合载荷会产生信号。所述导线是将单个多维杆传感器连接成一个二维或三维的传感器阵列，三维的传感器示意图见图4。传感器产生的信号由导线传递给信息采集子系统。

上述一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其特征在于所述的多维杆传感器组需在复合制造过程中，埋在复合材料结构中。多维传感器组的排列和布置要和复合材料平板结构检测位置相匹配，可以做成梯形、矩形等形状。根据监测结构的形状设置多维传感器组的阵列的形状、行列间布置传感器的数量、行列间传感器的间距，还可以根据监测结构的厚度和传感器大小设置几个传感器组，用以在厚度方向上监测结构的受力。

上述一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其中所述信息采集子系统包括：连接电路、信号放大电路、A/D采集转换电路以及电源电路；所述连接电路用于将传感器的信号沿着结构边缘连接到信息处理电路里；所述信号放大电路、A/D采集转换电路分别用于结构应力数据的放大处理、模数转换处理，最终将电信号转变为数字信号。

上述一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其中所述信息分 析子系统，针对接收的传感器阵列数据进行分析处理，过滤杂质信息，进行数字分析，获得的实时应力数据，将当前的数据与系统的阈值比较，进行分级判断。

上述一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其中所述信息显示子系统，在结构操纵界面或者监控界面上，通过界面上的模型图，在模型图对应位置上，以直观形式显示复合材料结构的状态。关键复合材料结构的状态数据由信息分析子系统提供。

上述一种复合材料平面承力结构应力实时监测系统，其中所述直观形式显示，可以采用渐变色的形式显示，也可以按简单的三色进行正常、提醒和警告三种状态的标记与显示，还可以在危险时刻，采用语音提醒等有声的警报形式。

有益效果：