[发明专利]正多边形多通道多孔柔性传感器及其制法和多通道故障监测方法

说明书

一种正多边形多通道多孔柔性传感器及其制法和多通道故障监测方法，属于结构健康检测和航空用多孔柔性传感器技术领域。该正多边形多通道多孔柔性传感器，包括一个正多边形多孔柔性传感器单元、导线和信号采集系统，该正多边形多孔柔性传感器单元的每个角连接一根导线，每个导线引出两个支路，信号采集系统设置有N对正负极匹配的信号采集电极，N≥正多边形边的个数，其中，一个支路连接一个信号采集电极的正极，相邻角的一个支路连接该信号采集电极的负极，保证正多边形的每条边形成一个闭合通道。采用该布局方式可以实现多通道连接，有效提高了排故效率，能够及时识别飞机运行中产生的故障，转化成电信号，以便及时对故障进行维修。

技术领域

本发明具体涉及一种正多边形多通道多孔柔性传感器及其制法和多通道故障监测方法，属于结构健康检测和航空用多孔柔性传感器技术领域。

背景技术

飞机作为重要的运输工具，构造精密，变化复杂且频繁，使用过程中难免会受到极端因素的影响，比如鸟群撞击、冰雹大风等，极易造成机体结构的腐蚀、裂纹和冲击损伤等，对飞机正常飞行有很大安全隐患，甚至对整机安全都会造成威胁。通常情况下，通过采取适航监督，使用设计阶段进行预试验可靠性测试，并对航空器进行持续的健康检测，以检验是否符合要求。然而，在飞机的实际运行中，对于部分异常，只有在故障明显发生出现时才能进行诊断，而传感器本身参数的偶发跳变故障的捕捉难度极大。飞机的部分位置监测难度很大，需要消耗大量的人力物力，拆卸过程中极易引起额外的损伤。普通的人工观察三用表的方式诊断，效率低、说服力有限、结果不充分。有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决航空器传感器的故障测量和捕捉难度较大的技术问题。

目前，在航空航天领域，故障检测的准确性主要依赖于传感器的使用，柔性传感器可以裁成各种需要的尺寸形状，布置在航空器的表面和内部，实时对结构的状态进行感知，能够及时的对故障的发生做出明确的感应，对数据进行识别处理，监控航空器的健康。随着技术的成熟，对柔性传感器在灵敏度的指标要求越来越高。现有的方法大部分是对弹性体表面进行结构化设计，增加了工艺的复杂性，制备成本，倒模过程中很难保证表面微结构的一致性。而且通过这种操作手段，无法保证生产出大面积均匀的传感器。现有的应用传感器进行故障监测大都方法单一，一般只有一个感应通道或感应单元，数据记录单一，不能实现对裂纹的定量监测，数据采集慢，方便性差。

而阵列式传感器是一种多种传感器按照一定的排列顺序构成具有一定功能和作用的整体，通过传感器的集成可以实现区域内数据采集和提取，从而为后续分析提供便利，目前阵列式传感器的排列方式有，圆周环形布局或矩形排列布局等，这些布局，如果用于航空器健康检测，布局方式十分复杂，每一个点阵块都需要连接导线，线路复杂，操作难度高，矩阵的排布必须精准无误。无法完全覆盖整个监测环境，当未覆盖传感器的间隙出现故障时，无法及时发现，故障检测效率低。因此，需要寻找适用于飞机的多通道传感器布局方式。

发明内容

本发明提出了一种正多边形多通道多孔柔性传感器及其制法和多通道故障监测方法，是一种基于石墨烯PDMS正多边形多通道多孔柔性传感器及其制备及其在航空器健康监测中的应用，正多边形多通道多孔柔性传感器的多孔结构具有检测数据准确，捕捉信号灵敏的特点，其是薄膜结构，厚度≤1mm，并且区分了压力敏感层和保护层，使用灵活，大小形状可以任意裁剪，既可以适用于结构表面的裂纹监测，也可以适用于结构内部的裂纹监测，同时还可以扩大监测范围，提高裂纹的定量监测效果，进一步提高结构健康监控的技术水平。并且，正多边形多通道多孔柔性传感器的布局方式采用整体为正多边形，每个角连接一个导线，每个导线引出两个支路，从而保证正多边形的每条边形成一个闭合通道，采用该布局方式可以实现多通道连接，有效提高了排故效率，能够及时识别飞机运行中产生的故障，转化成电信号，以便及时对故障进行维修。