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原文传递一种复合材料贮箱健康监测系统及方法

专利名称：	一种复合材料贮箱健康监测系统及方法
摘要：	本发明提供一种复合材料贮箱健康监测系统及方法。本发明系统，包括：光纤传感系统、神经网络以及声发射系统；光纤传感系统包括设置复合材料贮箱上的光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器；神经网络用于建立温度与液位、应变与损伤的映射关系；声发射系统为声发射传感器，用于综合判定复合材料贮箱的损伤位置及预警。本发明主要利用光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器就可实现贮箱在地面低温介质加注试验中的表面温度场、应变场、液位和损伤的测量和监测；与声发射传感器相配合，增加了系统的冗余度，能够更加准确的实现损伤的定位和预警。
专利类型：	发明专利
申请人：	大连理工大学
发明人：	任明法;王磊;薛姝楠;张笑闻;李桐;郑臣生;姜海林;丛杰;王博
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911405162.2
公开号：	CN111024821A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	姜玉蓉;李洪福
分类号：	G01N29/14;G01D21/02;G06N3/04;G06N3/08;G;G01;G06;G01N;G01D;G06N;G01N29;G01D21;G06N3;G01N29/14;G01D21/02;G06N3/04;G06N3/08
申请人地址：	116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
主权项：	1.一种复合材料贮箱健康监测系统，其特征在于，包括光纤传感系统、神经网络以及声发射系统；所述光纤传感系统包括设置复合材料贮箱上的光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器；所述神经网络用于建立温度与液位、应变与损伤的映射关系；所述声发射系统为声发射传感器，用于综合判定复合材料贮箱的损伤位置及预警。 2.根据权利要求1所述的复合材料贮箱健康监测系统，其特征在于，沿复合材料贮箱上的轴向位置设置一排或多排所述光纤光栅温度传感器，用于测量复合材料贮箱壁的表面温度场。 3.根据权利要求1所述的复合材料贮箱健康监测系统，其特征在于，沿复合材料贮箱上的轴向和环向布置所述光纤光栅应变传感器，使其形成一个应变传感网络，用于测量复合材料贮箱壁的表面应变场。 4.根据权利要求3所述的复合材料贮箱健康监测系统，其特征在于，所述光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器的布置间距根据所限定的复合材料最大分层损伤面积确定。 5.一种复合材料贮箱健康监测方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、建立热传导精细有限元模型和损伤精细有限元模型，通过有限元仿真得到复合材料贮箱数据库； S2、将上述数据库中的数据分为训练集和测试集，搭建人工神经网络； S3、使用上述训练集数据构建热传导模型和损伤监测模型，再用上述测试集数据检验神经网络监测的准确率； S4、在复合材料贮箱上布置光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器以及光纤光栅解调仪，获取实时的温度场数据和应变场数据； S5、通过声发射技术在线监测缺陷动态信息，及时提供构件的疲劳与损伤程度。 6.根据权利要求5所述的复合材料贮箱健康监测方法，其特征在于，所述热传导模型用于模拟复合材料贮箱在低温介质加注过程中的温度变化，获得复合材料贮箱轴向温度与液位变化数据；所述损伤监测模型用于模拟复合材料的分层损伤，通过分别预制不同位置的分层损伤，获得复合材料贮箱表面应变场和损伤位置的映射关系。 7.根据权利要求5所述的复合材料贮箱健康监测方法，其特征在于，所述复合材料贮箱数据库包括温度和液位数据、应变数据和损伤情况。 8.根据权利要求5所述的复合材料贮箱健康监测方法，其特征在于，所述人工神经网络为BP神经网络。 9.根据权利要求5所述的复合材料贮箱健康监测方法，其特征在于，所述步骤S4中光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器的布置方式如下：沿复合材料贮箱上的轴向位置设置一排或多排所述光纤光栅温度传感器，用于测量复合材料贮箱壁的表面温度场；沿复合材料贮箱上的轴向和环向布置所述光纤光栅应变传感器，使其形成一个应变传感网络，用于测量复合材料贮箱壁的表面应变场。
所属类别：	发明专利