智能健康監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3. 實(shí)驗(yàn)與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)采用新型特種光光纖智能結(jié)構(gòu)（光纖正交網(wǎng)格狀埋入法）進(jìn)行損傷位置判定，光纖埋入示意圖如圖4 所示。

圖4 智能結(jié)構(gòu)光纖埋入法示意圖

3.2 實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析

在航空飛行器常用復(fù)合材料板中，埋入網(wǎng)狀交叉的特種光纖。對該復(fù)合材料板進(jìn)行加載、卸載以及損傷、破壞等實(shí)驗(yàn)。當(dāng)復(fù)合材料板未有任何變形與損傷時(shí)，8 路光纖輸出信號曲線如圖5（a）所示，當(dāng)復(fù)合材料板第2 根光纖和第7 根光纖的交叉位置處受到一定外加載荷時(shí)，8 路光纖輸出信號曲線如圖5（b）所示。比較圖5（a）和圖5（b），承載后，第2 路和第7 路光纖輸出明顯小于未有任何變形與損傷時(shí)的光纖輸出，而其他6 路變化量較小。因此，對照圖4 可直觀看出在第2 根光纖和第7 根光纖的交叉位置處受到載荷作用。同樣，圖6（b）為復(fù)合材料板在第4 根光纖和第5 根光纖的交叉位置處受到一定外加載荷時(shí)的8 路光纖輸出信號曲線圖，對比圖6（a）中的原始狀態(tài)光強(qiáng)曲線，可以發(fā)現(xiàn)第4 根光纖和第5 根光纖的輸出光強(qiáng)明顯減小，這說明了載荷的位置在第4 根光纖和第5 根光纖的交叉處，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件吻合，因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與分析正確無誤，能準(zhǔn)確可靠地判別智能結(jié)構(gòu)試件承載和損傷的位置。

圖5 （a） 原始狀態(tài)8 路光纖輸出信號曲線

（b） （2,7）處承載時(shí)的8 路光纖輸出信號曲線

圖6 （a） 原始狀態(tài)8 路光纖輸出信號曲線

（b） （4,5）處承載時(shí)的8 路光纖輸出信號曲線

4. 結(jié)語

本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于光纖智能結(jié)構(gòu)的新型健康監(jiān)控系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的組成，闡述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工作原理，并對光纖智能結(jié)構(gòu)樣板進(jìn)行了健康監(jiān)控實(shí)驗(yàn)：在航空飛行器常用復(fù)合材料板中，以網(wǎng)狀交叉方式埋入特種傳感光纖，構(gòu)成光纖智能結(jié)構(gòu)試件，對該試件進(jìn)行健康狀況監(jiān)測與控制實(shí)驗(yàn)研究，并作數(shù)據(jù)分析和損傷位置判定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)軟硬件工作協(xié)調(diào)，數(shù)據(jù)處理與分析正確無誤，能準(zhǔn)確可靠地判別智能結(jié)構(gòu)試件承載和損傷的位置，并進(jìn)行相應(yīng)的光源控制動(dòng)作，為特殊光纖智能結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步應(yīng)用開拓了新途徑。