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原文传递一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法及装置

专利名称：	一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法及装置
摘要：	本发明公开的一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法及装置，属测试测量技术领域。本发明采用光纤光栅传感器FBG进行裂纹监测，当裂纹扩展至光纤光栅处时，光纤光栅传感器FBG被试件拉断，通过光纤光栅传感器FBG布局结合检测到的光纤光栅传感器FBG数量和应变数值的变化判断裂纹是否扩展到光纤光栅传感器FBG安装位置；在扩展到光纤光栅传感器FBG布设位置之前，通过传感器所测应变变化估算裂纹扩展的位置。本发明的装置包含光光纤光栅传感器FBG、油箱内传输光纤、光纤密封接头、油箱外传输光纤、光纤光栅解调仪和计算机。本发明无需放油，能够在线或准在线监测，具有效率高、成本低、安全的优点。本发明尤其适用于现役老龄化扩展方向已知的飞机裂纹监测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
发明人：	宋昊;申雅峰;王文娟;薛景锋;吴天;陈斯;张梦杰;张爽爽;赵启迪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910536629.0
公开号：	CN110208273A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	邬晓楠
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100095 北京市海淀区温泉镇环山村
主权项：	1.一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：在油箱(4)内被测结构(7)裂纹(9)扩展方向粘贴光纤光栅传感器FBG(8)，并进行密封防护；步骤二：将光纤光栅传感器FBG(8)通过油箱内传输光纤(6)连接至光纤密封接头(5)；步骤三：通过油箱外传输光纤/光缆(3)将光纤密封接头(5)连接至光纤传感解调仪(2)；步骤四：开展机上联调试验、密封性检查和电磁兼容性试验；步骤五：通过计算机(1)记录检测到光纤光栅传感器FBG数量，记录解调仪波长，换算被测应变量；步骤六：结合检测到的光纤光栅传感器FBG数量或波长变化，判断裂纹(9)扩展位置。 2.如权利要求1所述的一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法，其特征在于：步骤五实现方法为，将被测应变量的变化转化为光纤光栅反射波中心波长的变化，测量出反射波中心波长的偏移量，并通过如公式(1)所示线性关系换算出光纤光栅所受应变的变化量，光纤光栅中心波长与被测应变量具有线性关系； Δλ＝kΔε (1) 式(1)中：Δλ是反射光波的中心波长变化，Δε是被测对象应变的变化，k是光纤光栅传感器FBG的应变灵敏系数。 3.如权利要求1所述的一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法，其特征在于：步骤六实现方法为，光纤光栅传感器FBG(8)安装在裂纹(9)扩展路径上，当裂纹(9)逐渐扩展时，按以下三种基本情况处理：情况1：当裂纹(9)穿过油箱内传输光纤(6)时，油箱内传输光纤(6)被裂纹拉断，串联的光纤光栅传感器数量发生跳变，即原检测到的两支光纤光栅传感器FBG1和FBG2，当裂纹造成光纤断裂时，只能检测到光纤光栅传感器FBG2；情况2：随着结构裂纹的扩展，光纤光栅感受到的结构应变会发生变化，因此通过对光纤光栅应变变化规律预估裂纹的扩展情况；情况3：当裂纹扩展至光纤光栅处时，光纤光栅传感器FBG被试件拉断，应变数值会发生突变，光纤光栅传感器FBG按照裂纹的指定方向进行布局安装，通过光纤光栅传感器FBG布局结合检测到的光纤光栅传感器FBG数量和应变数值的变化判断裂纹是否扩展到光纤光栅传感器FBG安装位置。 4.如权利要求1所述的一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法，其特征在于：通过步骤一至步骤六，利用布贴在结构表面的光纤光栅传感器FBG，监测到裂纹是否扩展到光纤光栅传感器FBG所布位置，进而判断裂纹扩展的长度；同时，在扩展到光纤光栅传感器FBG布设位置之前，通过光纤光栅所测的应变变化估算裂纹扩展的位置。 5.一种飞机油箱内结构裂纹检测装置，用于实现如权利要求1、2、3或4所述的一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测方法，其特征在于：包含光纤光栅传感器FBG(8)、油箱内传输光纤(6)、光纤密封接头(5)、油箱外传输光纤(3)、光纤光栅解调仪(2)和计算机(1)；在裂纹(9)扩展的路径上，所述的光纤光栅传感器FBG(8)通过胶接与被测结构(7)结合，当结构裂纹(9)接近光纤光栅传感器FBG(8)所在位置时，通过光纤光栅传感器FBG(8)所测应变数据的变化预判裂纹(9)扩展的位置；当结构裂纹扩展到光纤光栅传感器FBG(8)或光纤光栅传感器FBG所在油箱内传输光纤(6)位置时，通过光纤光栅传感器FBG数量及应变或波长信号的变化，判断裂纹扩展位置；所述的光纤光栅传感器FBG(8)通过传输光缆(3)与FBG解调仪(2)相连；所述的FBG解调仪(2)用于读取光纤光栅传感器FBG(8)的中心波长信息，所述的计算机(1)通过实时数据分析或离线数据处理获取光纤光栅传感器FBG(8)与裂纹位置(9)的关系，进而预估裂纹扩展的位置。 6.如权利要求5所述的一种飞机油箱内结构裂纹扩展监测装置，其特征在于：所述的光纤光栅传感器实现的功能为应变测量，能够用分布式光纤BOTDR、OFDR等传感器甚至电阻应变片代替，同时所述的解调仪也替换成相应传感器配套的解调仪或电阻应变仪。 7.如权利要求5所述的一种飞机油箱内结构裂纹检测装置，其特征在于：所述的安装用胶为环氧树脂类或丙烯酸酯类。 8.如权利要求5所述的一种飞机油箱内结构裂纹检测装置，其特征在于：所述的光纤光栅传感器FBG(8)和安装用胶通过密封胶进行防油；所述的传输光缆具有耐油性。 9.如权利要求5所述的一种飞机油箱内结构裂纹检测装置，其特征在于：所述的油箱内传输光纤(6)和油箱外传输光纤(3)均能够用光缆代替。
所属类别：	发明专利