[发明专利]分布式光纤光栅火箭贮箱筒段应力测量系统

说明书

本发明提供了一种基于分布式光纤光栅火箭贮箱筒段应力测量系统，该系统由火箭贮箱应力解调部分和筒段传感部分组成。火箭贮箱筒段应力解调部分由ASE光源、光环形器、CCD阵列、FPGA、1×4光开关、风扇/散热器、供电模块、以太网或USB接口模块、上位机组成；筒段传感部分由4路FBG传感组成，其中3路为应变传感器，1路为温度传感器，每路15‑20个FBG传感器不等。本发明采用了光纤光栅传感技术、光纤光栅解调技术、大型结构件的传感器安装及仿真技术，传感部分具有无电缆、抗电磁干扰、重量轻等特点，实现了火箭贮箱筒段内、外表面的应力检测。

技术领域

本发明涉及火箭筒段应力测量系统，特别是分布式光纤光栅火箭贮箱筒段应力测量系统。

背景技术

火箭筒段由三块中心角为120°的铝合金壁板拼焊而成，为检测其拼焊后的结构强度及稳定性，在火箭筒段施加载荷过程中，常使用应变片测量测试点的应力变化情况，通常情况一个待测点要测三个方向的应力，一个应变片可同时测量三个方向的应力。

应变片的测量不够精确，且反应较慢，应变片的每个测量方向要单独接一条电路，每次测量数十个点需要接大量的测试线，电线围绕在火箭贮箱周围，一旦焊点脱落，出现故障，排查起来比较困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种分布式光纤光栅火箭贮箱筒段应力测量系统，包括：火箭贮箱应力解调部分和筒段传感部分；所述火箭贮箱筒段应力解调部分由ASE光源、光环形器、CCD阵列、FPGA、1×4光开关、风扇/散热器、供电模块、以太网或USB接口模块、上位机组成；所述供电模块提供交流电和直流电，为火箭贮箱筒段应力解调部分供电；所述ASE光源提宽带光，宽带光经环形器后达到1×4光开关，通过FPGA对光开关的控制信号，宽带光将分时进入到相应的FBG传感器通道，测量各个待测点的FBG传感器组成传感网络，1×4光开关、环形器将光栅反射回来的光进行CCD阵列光电转换后到达FPGA，经过滤波、放大、A/D转换处理后，数据通过以太网或USB接口模块传递到上位机，转换成光波长和应变、温度，上位机将试验数据保存到指定位置，进行进一步的仿真分析；所述筒段传感部分由4路FBG传感组成，其中3路为应变传感器，1路为温度传感器，每路15-20个传感器。

本发明的有益效果为：

1、使用光纤光栅传感器作为本系统的传感器，体积小、重量轻、制作工艺成熟，本系统中选用的光纤光栅传感器是规模化生产的传感器，可粘贴，也可焊接在待测物体表面，测量过程中不会对被测对象产生影响。

2、光纤传感器本征不导电、抗电磁干扰能力强，火箭贮箱材料为铝合金，使用光纤传感器测量火箭贮箱应力变化的信号较为准确。

3、采用80nm宽带ASE光源，在一路串联多个传感器的条件下，能够有效扩宽单个传感器的应变测量范围。

4、该系统能够完成应变信号变换、采集、存储及实时显示功能，可以有效预防试验过程中应力过大造成的结构性破坏。

5、该系统可以将采集数据保存在指定位置，方便后期应力的仿真与分析。

附图说明

图1为本发明的分布式光纤光栅火箭贮箱筒段应力测量系统。

具体实施方式

如图1所示，本发明分布式光纤光栅火箭贮箱筒段应力测量系统，包含火箭贮箱应力解调部分和筒段传感部分，火箭贮箱筒段应力解调部分由ASE光源1、光环形器2、CCD阵列3、FPGA4、1×4光开关5、风扇/散热器6、供电模块7、以太网或USB接口模块8、上位机9组成；筒段传感部分由4路FBG传感组成，其中3路应变传感器11、12、13，一路温度传感器10，每路15-20个传感器。