飞机结构健康监测传感器新技术
结构健康监测中的传感器网络技术
结构健康监测中的传感器网络技术随着现代化建筑的飞速发展，结构健康监测成为现代社会建筑工程不可缺少的一个环节，也是建筑结构安全性的重要保障。
传感器在结构健康监测中扮演着至关重要的角色，通过分布式传感器网络技术，提供了一种更为全面、高效的结构健康监测方案，成为当今结构健康监测的重要手段。
1. 传感器网络技术概述传感器网络技术是指将多个小型传感器节点组成一个网络，并通过互联网或无线网络实现节点之间的数据共享与通信，将不同位置、不同种类传感器的数据收集、整合和处理，从而实现对整个监测区域的精确监测和管理。
传感器网络技术的优点为布置方便，数据采集范围广，替代了传统监测方法不足之处，有效提高了监测效率。
2. 传感器在结构健康监测中的应用传感器在结构健康监测中应用广泛，可用于建筑物、桥梁、隧道、塔等大型结构工程的监测。
传感器的应用可以实现对结构物的动态精确监测。
2.1 建筑物监测建筑物监测是利用传感器对建筑物进行破坏检测、自然频率实验、位移测量，分析建筑结构物各部分之间的相互作用情况，发现建筑物的潜在安全隐患，为保证建筑结构物的安全做出及时处理。
传感器在建筑物监测中有如下应用：位移传感器: 位移是建筑物位移最基本、最关键的参数之一，利用传感器可以进行实时位移检测，对建筑物进行变形监测，进行结构的分析和评估。
温度传感器: 温度是影响建筑物材料的一个重要因素，可以通过传感器进行实时温度检测，分析建筑物的测量温度和安装位置的相关性。
压力传感器：通过传感器监测建筑物压力情况，发现可能的设计问题，以及在建筑物使用和保养过程中会遇到的问题。
2.2 桥梁监测桥梁是连接地方之间的重要运输设施，对于桥梁的稳定运行来说，结构健康监测是必不可少的。
在桥梁监测中，传感器的应用主要是利用其实时监测桥梁的应变和振动情况，准确记录桥梁运行状态。
应变传感器: 应变是桥梁公路上最主要的工程应力参数之一，通过传感器实时检测桥梁应变情况，对桥梁进行应力损伤分析和评估。
机载传感器技术在航空航天工程中的应用
机载传感器技术在航空航天工程中的应用航空航天工程作为现代科技的杰出成就之一，离不开各种先进的技术装备。
而其中的一项关键技术就是机载传感器技术。
机载传感器技术在航空航天工程中发挥着重要的作用，不仅提供了必要的信息支持，还保障了航空器和航天器的安全运行。
本文将详细探讨机载传感器技术在航空航天工程中的应用。
一、导航与定位系统在航空航天工程中，导航与定位是至关重要的。
机载传感器技术通过使用多种传感器，如全球定位系统（GPS）、惯性测量装置（IMU）和气压计等，实现对航空器和航天器的准确导航和定位。
通过这些传感器的协同工作，我们可以精准地确定航空器和航天器的位置、速度和姿态等关键信息，从而保证其安全运行。
二、环境监测与控制航空航天工程中的机载传感器技术还广泛应用于环境监测与控制系统中。
通过使用各种传感器，如温度传感器、压力传感器和湿度传感器等，可以对航空器和航天器的飞行环境进行实时监测与控制。
例如，当机载温度传感器检测到航空器内部温度过高时，可以及时触发散热系统，确保航空器的舒适性和安全性。
三、结构健康监测在航空航天工程中，航空器和航天器的结构健康状态对其运行安全至关重要。
机载传感器技术可以通过使用应变传感器、振动传感器和加速度传感器等，对航空器和航天器的结构健康状态进行实时监测。
通过监测和分析传感器所采集的数据，可以及时发现并修复潜在的结构问题，确保航空器和航天器的可靠运行。
四、飞行姿态监测与控制航空航天工程中的机载传感器技术还广泛应用于飞行姿态监测与控制系统中。
通过使用陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器，可以实时监测航空器和航天器的姿态信息，如横滚角、俯仰角和偏航角等。
这些数据可以用于飞行控制系统，实现对航空器和航天器的姿态控制，保持其在飞行中的稳定性和安全性。
五、智能化系统随着科技的不断进步，机载传感器技术正日益向智能化方向发展。
在航空航天工程中，机载传感器技术可以用于构建智能化系统，实现自动化和智能化的飞行控制。
传感器在航空航天领域中的应用
传感器在航空航天领域中的应用在航空航天领域中，传感器是不可或缺的关键技术之一。
传感器的应用能够提供重要的数据和信息，帮助飞行员和航空航天工程师监测和控制飞行器的各个方面，保证飞行过程的安全和稳定。
本文将探讨传感器在航空航天领域中的应用，并介绍一些常见的传感器类型和其功能。
一、导航与定位传感器导航与定位传感器在航空航天领域中起着至关重要的作用。
在飞机、航天器或卫星上安装的这类传感器，能够测量飞行器的位置、速度和方向等相关参数。
它们通过不同的技术手段，如GPS或惯性导航系统，实时追踪和记录飞行器的运动状态。
导航与定位传感器有助于飞行员和地面控制中心准确判断飞行器的位置，确保航班安全，并实现精准导航和定位。
二、气象传感器在航空航天领域中，气象条件对于飞行过程和飞机安全至关重要。
气象传感器能够感知大气的温度、湿度、气压、风速和风向等气象信息。
这些传感器可以提供准确的气象数据，帮助飞行员和地面控制中心了解飞行路线上的天气条件并做出相应的决策。
气象传感器的应用能够帮助防止恶劣天气条件下的飞行，提高航班的安全性。
三、结构健康监测传感器为了确保飞行器的结构安全和可靠性，结构健康监测传感器被广泛应用于航空航天领域。
这类传感器能够实时监测和检测飞行器的结构参数，如应力、应变、振动等。
结构健康监测传感器可以帮助飞行员和维护人员了解飞行器的结构健康状况，并在必要时采取相应的维修和保养措施，以确保飞行器的安全运行。
四、燃油监测传感器在航空航天领域中，燃油传感器的应用能够实时监测和控制飞机或火箭的燃油消耗情况。
这些传感器可以测量燃油的液位、流量和温度等参数，帮助飞行员和地面控制中心准确掌握燃油的使用情况，及时调整燃油供给策略，以确保飞行器在飞行过程中始终有足够的燃油支持。
五、姿态控制传感器姿态控制传感器在航空航天领域中具有重要的作用。
这类传感器能够感知和测量飞行器的姿态参数，如姿态角、角速度和加速度等。
姿态控制传感器可以帮助飞行员和自动控制系统实时掌握飞行器的姿态变化，并根据需要采取相应的控制策略，以确保飞行器的稳定和安全。
基于光纤光栅传感器的飞行器结构健康监测
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ ． ０ ０ ２ ７ ． ０ ３
Ｈｅ ａ ｌ ｔ ｈ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｓ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉｂｅ ｆ ｒ ｂｒ ａ ｇ ｇ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ
康监测和火情探测系统 ，并安装在一个小型的商业 原型机上 进行测试 “ ； Ｅ ｒ ｉ ｃ Ｋ ｏ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ 等提 出一种高速 询问多个 布拉格光 栅传感器来监测航空工业 中的热塑性碳纤维增强型材料 中分
随着紫外光 写入光栅 技术 的不断成 熟和 光纤光栅制造装 备 的不断发展 ，光纤光栅传感理论及实 际应用研 究得到了快 速发展 。本文简单地介绍 了光 纤光栅传 感器 的原理，并对 光 纤光栅传感器在 飞行器 结构监测领域 中的应 用进 行了简单的
航空安全中的飞机结构健康监测技术研究
航空安全中的飞机结构健康监测技术研究随着世界经济的发展和人们生活水平的提高，航空运输已经成为了人们出行的重要方式之一，也成为了国家之间交流合作的桥梁。
然而，航空事故却给人们的生命财产带来了极大的威胁。
因此，航空安全问题备受人们关注，其中飞机结构健康监测技术研究也逐渐成为了航空安全领域内的重要研究方向。
一、飞机结构健康监测技术的基本概念飞机结构健康监测技术通俗地说就是对飞机结构的疲劳损伤情况进行监测和评估，旨在确保飞机的结构完整性和飞行安全。
这项技术通过实时监测和测试飞机疲劳损伤程度，可帮助维修人员及时发现并排除隐患，保证飞机运行安全。
因此，飞机结构健康监测技术是一项非常重要的专业技术。
二、飞机结构健康监测技术的研究内容飞机结构健康监测技术的研究主要涵盖了结构疲劳损伤监测、结构健康评估、结构寿命预测、智能化维护等方面。
其中，结构疲劳损伤监测是指对飞机结构进行实时监测，并记录飞机在不同工况下的振动、应力等数据，以确定可能产生疲劳裂纹的部位。
结构健康评估是指通过监测数据分析，评估飞机结构的健康状况，为维修人员提供完整性检查的建议。
结构寿命预测则是通过预测结构受力情况，预测飞机的寿命，以此来决定维护保养的时间及方式。
智能化维护是一种通过采集飞机系统的实时信息，进行数据分析、诊断和预测，并提供相应的维护建议的方法。
三、当前飞机结构健康监测技术研究的主流方法目前，飞机结构健康监测技术的研究主要采用的方法包括传统的有损和无损检测方法，以及新兴的无线传感器网络和机器学习等技术。
传统的有损和无损检测方法主要是针对飞机结构进行检查，通过观察或实验室测试，寻找可能产生故障的区域。
这种方法通常针对实体或原型进行测试，有时可能会需要拆卸并切割零件以进行检查，成本较高，并且可能会影响飞机使用寿命。
无线传感器网络是一种新兴的技术，它可以利用传感器直接安装在机体上，实时监测结构的振动、应力等数据，及时检测疲劳裂纹的发生情况，并通过网络传输给地面设备进行数据分析和处理。
基于分布式光纤传感技术的智能结构健康监测
基于分布式光纤传感技术的智能结构健康监测一、引言智能结构健康监测技术随着机械设备、航空航天、交通运输、建筑等领域需求的增长，逐渐受到广泛关注。
目前结构健康监测的主要手段包括传统监测方法和传感器监测方法。
传统监测方法存在着监测难度大、监测范围小、监测成本高等问题。
而传感器监测方法则面临着传统传感器在工作环境下易发生损坏和干扰等问题。
分布式光纤传感技术作为一种新型的结构健康监测技术，可以在结构体内安装光纤传感器，实现对结构体内的温度、应力、形变等信息进行高精度实时监测，具有监测范围大、数据获取频率高、抗干扰能力强等优点。
本文将就基于分布式光纤传感技术的智能结构健康监测问题进行分析和讨论。
二、分布式光纤传感技术的基本概念1.分布式光纤传感技术的原理光纤传感技术利用光纤本身的光学特性进行数据传输和信息监测。
光纤传感技术的核心是使用光纤作为传感器，利用光纤对外界物理量的响应进行检测。
在光纤传感器中，一般通过调制光纤中的光学特性（如光耦合、吸收、散射等），使其对外界参数（如温度、形变、压力等）发生变化时产生相应的光学信号。
接着，通过对光学信号进行分析处理，即可实现对物理参数的检测和监测。
2.分布式光纤传感技术的分类分布式光纤传感技术主要包括两种类型，即时间域反射技术（OTDR）和布里渊散射技术（BOTDR）。
其中时间域反射技术（OTDR）以激光信号发送至光纤中的传感点，利用光在纤芯和光纤外皮之间的反射波采集传感信息，通过对波形的时间、强度等参数的分析处理，实现对传感点位置、状态等参数的检测和监测。
布里渊散射技术（BOTDR）则是利用光波在光纤中的布里渊散射发生机制，实现对光纤中音频波的传输和检测。
BOTDR主要是利用细长的光纤作为传感元件，将来自激光的光和和来自布里渊散射的光进行合成，并输出到接收端。
由该方法采集到的光是与之相关的物理量的函数值，经过处理之后，可以得到被监测物的运动状态。
3.分布式光纤传感技术的特点与传统传感器相比，分布式光纤传感技术具有以下优点：①监测范围大。
飞机结构健康监测技术综述
飞机结构健康监测技术综述飞机是一种非常重要的交通工具，它需要具备高速度、高高度、高强度、高可靠性等特点，并且需要满足各种恶劣环境的测试和性能，可以保证飞机运行的安全性和正常性，同时也可以适应现代社会的需求。
为了确保飞机的安全运行，减少意外事故的发生，飞机结构健康监测技术应运而生。
本文将从飞机结构健康监测技术的背景、基本原理、现状以及应用，进行综述。
1、背景：飞机结构健康监测技术是指对飞机的结构、系统和组件进行监测、识别、评估、预测和管理的技术。
它可以通过不同的传感器、测试数据、计算方法等获取支持，掌握飞机结构的实时状态，为飞机运营、维护和保养提供科学和精确的依据，同时也是飞机生产、设计和改进的关键环节。
飞机的结构是其性能和安全的重要指标，它们需要不断地接受工程师们的检测和监测，以便及时发现存在的缺陷和隐患，进行有效的修复和加固。
飞机的结构健康监测技术的发展，大大的提高了飞机运行的安全性和正常性、降低了事故发生的概率和风险。
2、基本原理：（1）传感器技术：传感器技术是基于无线电子技术、工业计量技术、材料科学和信息处理技术，并利用一系列的传感元件和电子仪器设备，对各种结构物的物理量进行测试、监测、安防和故障分析等处理，如应力、疲劳、温度、压力等多种参数。
（2）智能系统：智能系统是由智能传感器、控制器和信息处理单元等组成的管控网络系统。
它能够采集、分析和处理结构在各种复杂环境下的运行数据，并利用专业算法和数学模型进行分析，及时识别生产缺陷和结构异常，提供合理的预警和预测，并实现结构健康监测目标。
（3）数据处理：数据处理是结构健康监测技术的核心，它可以将大量的观测数据、实验数据、模拟模型产生的数据通过不同的算法处理，产生结构状态评估、损伤识别、故障预测和决策支持等信息，因而可以很好的帮助维修队及时认识和掌握飞机的实时状态，从而做出准确的维修计划，避免无谓的事件的发生。
3、现状：目前，飞机结构健康监测技术发展得非常迅速，已经成为飞行安全、使用性能提升的核心技术之一。
结构健康监测原理
结构健康监测原理结构健康监测是一种对建筑物、桥梁、飞机和其他工程结构进行实时监测、评估和预测的技术。
它旨在及时检测结构的变形、裂缝、疲劳等问题，以便及时采取适当的修复和维护措施，确保结构的稳定性和安全性。
这篇文章将重点介绍结构健康监测的原理，为读者提供更深入的了解。
结构健康监测的原理主要基于以下几个方面：1. 传感器技术：传感器是结构健康监测的核心工具。
不同类型的传感器用于监测不同的结构参数，如位移、应变、振动、温度等。
其中，位移传感器通常使用光纤传感器、激光测距仪等技术，应变传感器使用应变片、电阻应变计等技术，振动传感器使用加速度计、振弦传感器等技术，温度传感器使用热电偶、红外线测温仪等技术。
通过安装这些传感器，可以实时获取结构的变形、应变、振动和温度等参数，以进行结构健康状态的评估和监测。
2. 数据采集与处理：传感器获取到的数据需要经过采集与处理系统进行处理。
采集与处理系统通常包括数据采集设备和数据处理软件。
数据采集设备负责收集传感器的输出信号，并将其转换为数字信号，以便进行后续的处理和分析。
数据处理软件负责对数据进行处理、分析和显示，以得出结构健康状态的评估结果。
常见的数据处理方法包括滤波、频谱分析、模式识别等。
3. 结构健康评估算法：结构健康监测需要对传感器数据进行分析和处理，以评估结构的健康状态。
结构健康评估算法通常基于统计学、模型识别和机器学习等技术。
统计学方法主要通过分析结构参数的统计特征，如均值、方差、概率密度等，来评估结构的健康状态。
模型识别方法利用传感器数据与数学模型之间的匹配程度，来判断结构的健康状态。
机器学习方法通过训练模型，利用传感器数据对结构的健康状态进行分类和预测。
4. 健康监测系统：结构健康监测需要建立一个完整的监测系统，包括传感器网络、数据采集与处理系统和数据传输系统。
传感器网络是由多个传感器组成的分布式网络，用于实时监测结构的各个部位。
数据传输系统负责将传感器数据传输到数据采集与处理系统，以进行进一步的分析和评估。
光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用
光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用引言随着现代飞机的发展，飞机结构健康监测技术愈发重要，能够对飞机结构的状态进行实时监测、预测和维护，可以保障飞机的安全和可靠性。
而光纤传感技术作为一种高精度、高灵敏度、高抗干扰能力、不易受磨损等特点的传感技术，可以在飞机结构健康监测中得到广泛应用。
本文将针对光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用做一次探讨。
光纤传感技术的基本原理光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术，它是利用光波在光纤的传输、反射、吸收、散射等过程中所发生的各种物理现象进行信号的测量和传输，从而实现对于被测量物理量的监测和分析。
光纤传感技术可以分为两大类，即基于在光纤中的变化来进行测量的直接传感技术和基于光纤内的传播特性来进行测量的间接传感技术。
直接传感技术包括微弱光学信号的测量、相位变化的检测、纤维光源等。
而间接传感技术常用的有光纤光栅传感、拉曼散射、布里渊散射等。
由于光纤传感技术具有灵敏度高、阻抗负载不影响被测量系统、结构简单等优点，因此在机械、航空、油井等领域中得到广泛应用。
光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用飞机结构健康监测通常包括机翼、机身、发动机、附件等多个系统及部件的状态监测。
而光纤传感技术可以通过变换装置将测量信号转换为光学信号，并将其传输到相应的仪器或设备中进行处理，从而实现对飞机结构健康状态的全面、实时监控。
1.光纤传感技术在飞机机翼结构健康监测中的应用机翼的损伤是导致飞机事故的重要原因之一，因此对于机翼的结构健康监测非常重要。
光纤传感技术可以通过机翼内部的光纤传感器，在飞行过程中对机翼的应力、温度、位移、形状等参数进行实时监测和分析，并及时发现机翼结构的异常变化情况。
2.光纤传感技术在飞机机身结构健康监测中的应用机身是飞机的核心组成部分，其结构健康状态的监测同样非常关键。
目前，光纤光栅传感技术在飞机机身的应变监测方面得到了广泛应用。
通过在机身表面安装一些光纤光栅传感器，可以实现对机身的应力、变形、形状、振动等参数的实时监测和分析，从而保证飞行过程的安全和稳定。
应变传感器在飞机上的应用
应变传感器在飞机上的应用
随着航空技术的不断发展，飞机的设计和制造变得越来越复杂。
为了确保飞机的安全性和性能，各种先进的技术和设备被应用到飞
机上。
其中，应变传感器作为一种重要的传感器，在飞机上发挥着
重要的作用。
应变传感器是一种能够测量物体表面应变的传感器，它可以将
物体受力时的应变转化为电信号输出。
在飞机上，应变传感器被广
泛应用于飞机结构的监测和控制系统中。
它们可以用来监测飞机机翼、机身和其他部件的应变情况，以确保飞机在飞行过程中的结构
安全性。
应变传感器在飞机上的应用主要体现在以下几个方面：
1. 结构健康监测，飞机的结构健康监测是飞机维护和安全性的
重要组成部分。
通过在飞机结构上安装应变传感器，可以实时监测
飞机结构的应变情况，及时发现结构的疲劳、裂纹或其他损伤，为
飞机的维护和修理提供重要数据支持。
2. 飞行控制系统，应变传感器还被广泛应用于飞机的飞行控制
系统中。
通过监测飞机在飞行过程中的应变情况，可以实时调整飞行控制系统，确保飞机的稳定性和安全性。
3. 材料研发和测试，在飞机的材料研发和测试过程中，应变传感器也扮演着重要的角色。
它们可以用来测量材料在受力情况下的应变情况，为材料的性能评估和改进提供重要数据支持。
总的来说，应变传感器在飞机上的应用不仅可以提高飞机的安全性和性能，还可以为飞机的维护和修理提供重要的数据支持。
随着航空技术的不断发展，相信应变传感器在飞机上的应用将会变得更加广泛和重要。
飞行器结构健康监测技术探讨
飞行器结构健康监测技术探讨在现代航空航天领域，飞行器的安全性和可靠性始终是至关重要的关注点。
随着技术的不断进步，飞行器结构健康监测技术应运而生，成为保障飞行器安全运行的关键手段之一。
飞行器在飞行过程中会面临各种各样的复杂环境和载荷条件，这可能导致其结构出现损伤和疲劳。
如果这些问题不能及时被发现和处理，就有可能引发严重的安全事故。
因此，对飞行器结构进行实时、有效的健康监测就显得尤为重要。
飞行器结构健康监测技术是一个综合性的领域，涉及到多种学科和技术的交叉融合。
其中，传感器技术是基础。
传感器就如同飞行器结构的“感知器官”，能够实时采集结构的各种物理参数，如应变、振动、温度等。
常见的传感器类型包括光纤传感器、压电传感器、电阻应变片等。
光纤传感器具有抗电磁干扰、精度高、耐久性好等优点，在飞行器结构监测中得到了广泛应用。
压电传感器则能够灵敏地检测到结构的振动信号，对于发现早期的结构损伤具有重要意义。
数据采集与传输系统也是关键的组成部分。
采集到的大量传感器数据需要经过有效的处理和传输，才能为后续的分析和诊断提供支持。
为了确保数据的准确性和实时性，先进的数据采集设备和高效的数据传输技术必不可少。
近年来，无线传输技术的发展为飞行器结构健康监测带来了新的机遇，使得数据传输更加便捷和灵活。
在数据分析与处理方面，各种算法和模型发挥着核心作用。
通过对采集到的数据进行分析，可以提取出与结构健康状况相关的特征信息。
例如，利用振动信号的频谱分析可以判断结构是否存在异常振动模式，从而推测可能的损伤位置。
机器学习和深度学习算法的引入，进一步提高了数据分析的准确性和效率。
这些算法能够自动从大量的数据中学习到结构的正常和异常特征，实现对结构健康状况的智能诊断。
损伤识别与评估是飞行器结构健康监测的重要环节。
根据数据分析的结果，需要准确地识别出结构中的损伤类型、位置和程度。
常用的损伤识别方法包括基于模型的方法和基于数据驱动的方法。
基于模型的方法通过建立飞行器结构的有限元模型，将实测数据与模型预测结果进行对比，从而推断出损伤的情况。
结构健康监测的新技术
结构健康监测的新技术结构健康监测是指对建筑物、桥梁、塔楼等各类工程结构的变形、疲劳、震动等情况进行实时在线监测，并根据监测结果及时采取相应措施，以延长工程结构的使用寿命、提高使用效率、确保使用安全。
近年来，随着科技的不断进步，结构健康监测领域也出现了许多新技术，如无损检测技术、电阻应变计技术、光纤传感器技术等，这些新技术不仅提高了结构健康监测的精度和效率，也使监测成本得到了极大的降低。
无损检测技术是一种利用无损检测设备对结构进行无损检测，将无损检测仪器与可检测介质相结合的技术。
其工作原理是基于物理学的磁、电、声、热等效应，将测试信号引入被检测物体中，通过测量信号的变化来判断结构中存在的缺陷、裂纹等疵点。
无损检测技术具有无创检测、扫描面积大、速度快、操作方便等特点，可广泛应用于桥梁、隧道、大型机电设备等领域的结构健康监测中，可以对结构材料进行在线监测，发现材料的损伤并及时处理，有效地提高结构物的安全性和可靠性。
电阻应变计技术是一种用来测量杆件或板件位置、长度、形状、体积和应变等参数的高精度检测技术。
它可以实时测量物体的变形情况，并将其转化为电信号输出，进而进行数据处理和分析，为工程师提供科学准确的监测结果，以便及时发现结构疲劳、变形和裂纹等问题发生，便于及时采取对应措施。
电阻应变计技术不但测量准确可靠，而且可安装位置多样，既可以在实验室内进行监测，也可以在工程结构现场进行监测，能够监测到微小的变形信号，对提高结构安全性和可靠性有着非常重要的作用。
光纤传感器技术是一种用于工程结构健康监测的新型传感技术。
它能利用光学原理实时测量物体的温度、应变、形变、压力等参数，并将其采集的光信号直接转化为电信号输出，进行数据采集和处理，以便工程人员及时监测结构改变的情况，从而保证结构的安全性及可靠性。
由于光纤传感器技术的高灵敏度、可靠性和实时性，因此广泛用于大型桥梁、地铁、隧道、室内空调管道等各类工程结构健康监测中。
基于光纤传感技术的航空结构健康监测研究
基于光纤传感技术的航空结构健康监测研究一、引言随着航空工业的快速发展和航空器的广泛使用，航空结构的健康监测变得越来越重要。
传统的结构监测方法往往受到限制，而基于光纤传感技术的航空结构健康监测具有许多优势。
本文将探讨基于光纤传感技术在航空结构健康监测中的应用。
二、光纤传感技术概述光纤传感技术是一种利用光学原理测量物理量的方法。
它基于纤维光学信号的传输特性，将传感器与光纤相结合，通过测量光纤传输过程中的光的特性变化，实现对结构中各种物理量的测量。
光纤传感技术具有高灵敏度、宽测量范围、抗电磁干扰等特点，适用于航空结构健康监测领域。
三、应变测量应变是航空结构健康监测中的重要参数之一。
光纤传感技术可以通过测量光纤中的应变导致的光纤长度变化来实时监测航空结构的应变变化。
利用光纤传感技术可以实现对航空结构在飞行过程中的应变状态进行连续、实时的监测，为航空器的结构安全评估提供重要数据。
四、温度监测温度是影响航空结构损伤的重要因素之一。
传统的温度传感器在航空结构监测中存在一些问题，如精度低、响应速度慢等。
基于光纤传感技术的温度传感器具有高精度、快速响应等优势，可以实现对航空结构的温度变化进行准确监测。
这对于及时发现结构的温度异常情况，并采取相应的措施，具有重要意义。
五、振动监测航空结构在飞行过程中会受到不同频率、不同幅度的振动加载。
基于光纤传感技术的振动传感器可以实时捕捉结构的振动状态，并通过光纤传感信号的变化进行测量和分析。
这对于评估航空结构的振动稳定性、预测结构损伤的发生具有重要作用。
六、损伤检测航空器在长期使用过程中可能会出现结构的损伤，如裂纹、疲劳等。
基于光纤传感技术的损伤检测方法可以通过监测结构表面振动的改变来识别结构的损伤状态。
利用光纤传感技术，可以实现对航空结构损伤的早期检测和监测，提供预警和预测，从而保障航空器的安全飞行。
七、数据处理与分析基于光纤传感技术的航空结构健康监测系统可以产生大量的监测数据。
光纤传感技术在航空航天工程中的应用研究
光纤传感技术在航空航天工程中的应用研究【引言】航空航天工程作为现代科技的重要领域之一，对传感技术有着高度需求。
在航空航天工程领域，光纤传感技术因其高精度、高灵敏度、抗干扰等特点，正逐渐成为关键技术之一。
本文将介绍光纤传感技术在航空航天工程中的应用研究，包括飞机结构健康监测、航天器姿态控制以及燃料监测等方面的应用。
【主体】一、飞机结构健康监测航空航天工程中，飞机的结构健康监测对飞行安全至关重要。
传统的结构健康监测方法主要基于加速度传感器、应变计等，然而这些方法存在安装困难、测量精度低等问题。
而光纤传感技术通过将光纤作为感应元件，能够实时、远程地监测飞机结构的应力、应变及其他参数。
通过在光纤中注入微弱的光信号，并利用光纤中的各种光学效应，如布拉格光纤光栅、拉曼散射等，可以实现对飞机结构的高精度监测。
二、航天器姿态控制航天器在航天任务中的姿态控制非常重要，对于保证航天器的精确运行以及任务的顺利实施具有决定性的影响。
光纤陀螺仪是一种利用光纤中的光学效应来测量姿态的传感器。
光纤陀螺仪通过测量光纤中的Sagnac效应，能够实现对航天器姿态的高精度测量。
光纤陀螺仪具有高精度、抗干扰能力强等特点，可以在航天器中实现姿态的精确控制，并保证任务的顺利完成。
三、燃料监测燃料是飞机及航天器运行的重要能源，对于燃料的安全监测有着关键的意义。
传统的燃料监测方法主要是通过压力传感器、液位传感器等进行监测，然而这些方法存在灵敏度低、不易安装等问题。
而光纤传感技术通过将光纤作为传感元件，可以实时、高精度地监测燃料的温度、压力、液位等参数。
光纤传感技术还具有高温抗干扰、抗辐射等特点，可以在极端环境下进行燃料监测。
四、环境监测航空航天工程中的环境监测对于航空航天器的安全运行至关重要。
光纤传感技术可以应用于温度、湿度、压力等环境参数的监测。
通过光纤传感技术，可以实现对航空航天器内部及周围环境的实时、远程监测，为飞行员及航天员提供重要的环境信息，确保飞行安全。
结构健康监测技术及其在航空领域中的应用
结构健康监测技术及其在航空领域中的应用2.强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安 710065摘要：在当今世界，结构健康监控已成为一个重要课题，在结构健康监测技术中，飞行器结构在航空航天领域是一个很重要的应用领域。
但是，在航空航天领域，从实验室研究到工程应用，还需要进行大量的实验和研究。
本文根据自己的有关学习经历，对结构健康监控技术的研究和在宇航工程中的应用作了有关的讨论，在此过程中还提出了相应的意见和建议，希望能给有关人员带来帮助和参考。
关键词：结构健康监测；航空航天；应用引言在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，我们已经清楚地表明，我们将大力发展大飞机项目，这一战略目标的实现，对于保障我们的经济发展，保障我们的国防安全，都具有重大的战略意义。
随着大型飞行器的研制，为了确保其结构先进性、新颖性和安全性，以及易于维护和飞行性能的要求，对其结构健康监控提出了更高的要求。
1大型飞机对结构健康监测技术的需求分析第一，在民用飞机上，它的结构中使用了很多先进的复合材料，这使得飞机的机身重量得到了很好的减轻，在运行费用上有了比较显著的下降，但对安全的要求也更高。
第二，飞机的外形和结构形式变得更加复杂，几何尺寸的增大也变得更加显著。
正因为如此，它的结构更加复杂，体积也更加庞大，所以，它的可靠性和可维护性也更加重要。
第三，对于民机而言，它的经济性也是一个很大的考量，如燃油费、维护费等等。
第四，我们的军事运输机现在的时速是每小时八百公里到九百公里，比陆地上快了十五倍，它比海陆运输要长25倍，总的航行距离也要长5000公里，它的覆盖面积很大，如果使用航空燃料的话，甚至可以实现全球运输。
目前，我国正在大力发展大型运输机，但是还存在着许多亟待解决的问题，因此相关人员需要进一步的进行分析和研究，采取科学合理的措施，提高相应的技术水平，这对于行业的进步以及社会的发展来说是至关重要的。
2在飞行器结构上结构健康监测技术的应用在航空航天等工程中，结构健康监控技术主要有两类：一类是离线监控，另一类是在线监控。
基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统设计
基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统设计智能结构健康监测系统是一种基于光纤传感技术的先进监测系统，可应用于建筑、桥梁、飞机等结构的安全评估和结构健康监测。
本文将重点介绍基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统的设计原理、传感器布置和数据分析方法。
设计原理基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统利用光纤传感器来实时监测结构的应力、应变、温度等参数。
一般采用光纤布拉格光栅传感器（FBG）作为传感器，将其粘贴或固定在结构物的关键部位。
当结构发生变形或受力时，FBG传感器会改变其反射光波的频率，通过测量反射光波频率的变化，可以计算出结构的应力、应变等指标。
传感器布置在智能结构健康监测系统中，传感器的布置十分重要。
通常，传感器应布置在结构的关键部位，如梁柱连接处、支座、结构的受力集中处等。
传感器的数量和位置应根据具体结构的特点和设计要求而定。
为了保证监测的准确性，应确保传感器与结构物之间的接触紧密，同时防止传感器受到外界干扰。
数据分析方法基于光纤传感技术的智能结构健康监测系统能够实时获得大量的监测数据，因此，如何高效地分析这些数据至关重要。
常见的数据分析方法包括波长解调和时间域解调。
波长解调通过监测FBG传感器反射光波频率的变化来计算结构的应力、应变，优点是准确性高，缺点是实时性差。
时间域解调则通过监测光纤传感器的光功率变化来实时分析结构的应力、应变，优点是实时性强，缺点是准确性稍逊。
此外，智能结构健康监测系统中还可以采用振动分析、频域分析和模态分析等方法对结构进行全面评估。
振动分析通过监测结构的振动信号来评估结构的健康状态，对于结构的自振频率和振动模态进行分析。
频域分析基于结构的频谱密度函数，可以获取结构的频率响应特性。
模态分析则通过观察结构在不同模态下的振动形态，分析结构的固有振动特性。
除了上述传感器布置和数据分析方法外，智能结构健康监测系统还可以与云端平台结合，实现数据的远程传输和共享。
通过云端平台，监测数据可以被多个用户实时获取和分析，从而提高结构的安全性和可靠性。
航空器结构健康监测技术研究
航空器结构健康监测技术研究在现代航空领域，确保航空器的安全飞行是至关重要的任务。
航空器在长期的使用过程中，会受到各种复杂的载荷和环境因素的影响，其结构可能会出现疲劳、裂纹、腐蚀等损伤。
这些损伤如果不能及时被发现和修复，可能会导致严重的飞行事故。
因此，航空器结构健康监测技术应运而生，成为保障航空安全的重要手段。
航空器结构健康监测技术是指通过一系列的传感器、监测系统和数据分析方法，实时或定期地对航空器的结构状态进行监测和评估，以提前发现潜在的结构损伤，并为维护和维修决策提供依据。
一、航空器结构健康监测技术的重要性航空器的结构完整性直接关系到飞行安全。
传统的航空器维护方法主要依赖于定期的人工检查和维修，但这种方法存在一定的局限性。
人工检查可能会遗漏一些微小的损伤，而且无法实时监测航空器在飞行过程中的结构变化。
而航空器结构健康监测技术能够弥补这些不足，实现对航空器结构的实时、连续、全面监测，及时发现潜在的安全隐患，从而大大提高航空器的安全性和可靠性。
此外，航空器结构健康监测技术还可以降低维护成本。
通过准确地监测结构损伤的发展情况，可以有针对性地进行维修，避免过度维修或不必要的部件更换，从而节约维修费用。
同时，及时发现和修复损伤还可以延长航空器的使用寿命，提高其经济效益。
二、航空器结构健康监测技术的原理和方法目前，航空器结构健康监测技术主要包括基于传感器的监测方法和基于模型的监测方法。
基于传感器的监测方法是通过在航空器结构上安装各种类型的传感器，如应变传感器、加速度传感器、声发射传感器、光纤传感器等，来实时采集结构的物理参数，如应变、振动、声音等。
这些传感器将采集到的数据传输给数据处理系统，通过对数据的分析和处理，来判断结构是否存在损伤以及损伤的位置和程度。
基于模型的监测方法则是首先建立航空器结构的数学模型，然后将实际监测到的数据与模型预测的数据进行对比。
如果两者之间存在较大的差异，就表明结构可能存在损伤。
结构健康监测新技术
结构健康监测新技术结构健康监测是指通过对建筑物、桥梁、隧道等工程结构进行实时、连续的监测和评估，以确保其安全运行和延长使用寿命的技术手段。
随着科技的不断发展，结构健康监测领域也涌现出了许多新技术，这些新技术在监测效率、准确性和实用性方面都取得了显著的进步，为工程结构的安全运行提供了更加可靠的保障。
本文将介绍几种目前应用较为广泛的结构健康监测新技术。
一、无损检测技术无损检测技术是一种通过对结构进行非破坏性检测来评估结构健康状况的方法。
这种技术可以在不影响结构完整性的情况下，实时监测结构的变化情况，及时发现潜在的缺陷和损伤。
目前，常用的无损检测技术包括超声波检测、红外热像检测、电磁检测等。
这些技术可以对结构的内部和表面进行全面检测，提供准确的结构健康信息，帮助工程师及时制定维护计划，保障结构的安全运行。
二、传感器技术传感器技术在结构健康监测中起着至关重要的作用。
传感器可以实时采集结构的振动、温度、应力等数据，通过数据分析和处理，评估结构的健康状况。
目前，随着传感器技术的不断创新，出现了许多新型传感器，如光纤传感器、MEMS传感器等。
这些传感器具有体积小、响应速度快、精度高等优点，可以更好地满足结构健康监测的需求，为工程结构的安全运行提供可靠的数据支持。
三、大数据与人工智能技术大数据与人工智能技术的应用为结构健康监测带来了革命性的变革。
通过对海量数据的采集、存储和分析，结合人工智能算法，可以实现对结构健康状态的实时监测和预测。
大数据技术可以帮助工程师更好地理解结构的运行情况，及时发现异常，预防事故的发生。
人工智能技术则可以通过模型训练和学习，提高结构健康监测的准确性和效率，为结构的安全管理提供更加智能化的解决方案。
四、无人机技术无人机技术在结构健康监测中的应用也越来越广泛。
无人机可以搭载各种传感器，对高空、难以接近的结构进行全方位的监测。
通过无人机，工程师可以实时获取结构的影像数据、热像数据等，对结构的健康状况进行全面评估。
光纤传感技术在航空航天中的应用
光纤传感技术在航空航天中的应用随着科技的不断进步，光纤传感技术在航空航天领域中的应用也越来越广泛。
光纤传感技术是一种利用光纤传输信号，实现对环境参数进行监测的技术。
这种技术的优势在于其高度精准的控制能力和远程实时监测，因此在航空航天领域中得到了广泛应用。
下面将就光纤传感技术在航空航天领域的应用进行介绍和分析。
一、光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用传统飞机结构健康监测一般采用传感器安装在不同的位置，监测结构的应变和振动等参数。
但是传统传感器存在若干问题，比如传感器的安装和布线难度较大，安装的精度有限，数据传输也存在干扰和误差等问题。
而光纤传感技术可以利用纤芯的光学性质，将光纤布置于结构内部，实现对结构的应变、温度、压力等参数实时监测，具有高度精准和远程实时控制的优势。
以波长分布反射法为例，该技术用光纤作为传感器，需要将光纤布置在监测结构内部。
随着结构的变化，所测到的回波信号将发生变化，利用光学原理即可对这些结构参数进行监测。
此外，光纤传感技术还可以通过获得结构应变信息，实现交通工具自适应控制，提高其运行效率和安全性能。
二、光纤传感技术在飞机空气动力学状况监测中的应用飞机的空气动力学状况监测是航空航天领域中非常重要的一个领域。
传统的传感器监测技术需要将传感器安装在飞行器表面，但这样做会在一定程度上破坏飞机表面的完整性。
而采用光纤传感技术进行监测，不仅能够提高监测精度，而且不会对飞行器本身产生影响，保持其完整性。
光纤传感技术可利用光学原理进行监测，比如说利用针状探头挑选光纤表面，能够对飞行速度、流量、气动荷载等参数进行监测。
光纤传感技术还可以用于监测飞机表面温度，并可以随时反馈到监测系统中，实现对飞机的及时监控与预警。
三、光纤传感技术在卫星通信领域中的应用在卫星通信领域中，光纤传感技术也被广泛采用。
传统的通信系统需要通过卫星发出信号，受制于卫星和基地台之间的距离和天气影响，传输信号的速度和稳定性都会受到很大影响。
光电传感技术在航空领域中的应用实践
光电传感技术在航空领域中的应用实践随着科技的不断发展，航空领域也在不断地引入各种先进技术，其中光电传感技术就在航空领域中扮演着越来越重要的角色。
那么光电传感技术究竟能在航空领域中发挥怎样的作用呢？下面我们就从光电传感技术的定义、原理、应用实践等方面一一阐述。
一、光电传感技术的定义光电传感技术是将光、电、机械等技术相结合，对物质的特定指标进行检测和测量的一种技术。
在航空领域中，光电传感技术可以用于对飞机的各项参数进行监测，如温度、压力、振动等，进而对飞机的性能、健康状况、保障安全等方面进行有效管理和维护。
二、光电传感技术的原理光电传感技术的原理主要是利用光、电、机械的相互作用，通过物质与光、电、机械相互作用所形成的效应来进行传感。
在航空领域中，光电传感技术主要有光纤传感技术和微机电系统（MEMS）传感技术两大类。
光纤传感技术是利用光的传输特性进行测量，通过光纤中的反射和散射来检测温度、压力、振动等物理量。
该技术具有抗干扰性好、测量远距离、准确度高、体积小等优点，被广泛应用于航空领域中。
MEMS传感技术是利用微机电系统中的微型元件实现物理信号转换为电信号的技术，主要包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、温度传感器等。
该技术具有结构简单、稳定性好、能耗小、可集成化等优点，在飞行控制系统和飞机监控系统中得到广泛应用。
三、1.光纤传感技术在飞机构型研究中的应用利用光纤传感技术可以实现对飞机构型的研究和监测。
例如，在飞机机身表面覆盖光纤传感器，可以实现对机身表面状况、气动力特性等参数的监测和分析，为飞机设计和改进提供科学依据。
2. MEMS传感技术在飞行控制系统中的应用MEMS传感技术在飞行控制系统中扮演着重要角色，主要包括加速度计、陀螺仪等。
加速度计可以测量飞机在空间中的加速度，实现飞行姿态的控制和飞机的自动驾驶；陀螺仪可以感知飞机在空间中的旋转，实现飞机横滚、俯仰、偏转等方向的控制。
3.光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用利用光纤传感技术可以实现对飞机结构的健康监测。
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射率的变化来共同决定[7 ] 。
上述特性表明 ,通过监测ΔλB 的变化可以测出 外界应力和温度扰动 。将具有不同栅距 Λ 的布拉
格光栅间隔制作在同一根光纤上 ,各个布拉格光栅
只反射相应特定波长的光波 ,彼此之间互不干涉 ,因
此可以方便地用一个波长检测系统同时检测所有光
纤布拉格光栅反射的布拉格波长的变化 ,从而完成
传统类型的传感器 (如应变计 、热电偶等) 都需 要布设大量的线缆用于供电和数据通信 ,这一方面 会导致重量增加 ,另一方面 ,在现役的飞机 (如老龄
飞机) 结构上增加监测系统 ,将遇到不易安装和空间 局限等困难 。这时可用远程无线传感器 ,使得构成 的监测系统自成体系 ,与原来的结构系统耦合要求 降低 。
尚柏林等 :飞机结构健康监测传感器新技术
用[1] 。这种新型技术基于光频域反射计 (O FDR) 原 理 ,可以消除波分复用 ( WDM) 技术所带来的带宽 限制 ,将同样波长范围的成百上千个布拉格光栅集 成在同一根光纤上 ,很好地满足了监测裂纹导致的 结构应力场变化的需求 。 2. 2 主动/ 被动超声波传感器技术
2 飞机结构健康监测传感器
结构健康监测 ,会导致光纤布设量大量增加 ,增加信
号处理难度 。
光纤布拉格光栅是在一小段范围内 ,沿光纤轴
向使纤芯折射率发生周期性变化而形成的芯内体光
栅 (图 1) 。用宽带光源从一端入射 ,由于折射率的
周期变化 ,使纤芯中向前和向后传输的光波耦合 。
当满足布拉格条件时 ,波长为λB 的光功率耦合到向
后传输波中 ,在反射谱中形成λB 的峰值 ,在透射谱
中形成λB 处的凹陷[7] 。布拉格条件为 :
λB = 2 nΛ
(1)
式中 λB ———布拉格波长 ;
n ———纤芯的有效折射率 ;
Λ———纤芯折射率的调制周期 。
目前在飞机结构健康监测领域应用的传感器既 有传统的疲劳寿命元件 、电阻应变元件等 ,又有一些 新型传感器 ,如光纤传感器 、主动/ 被动超声波传感 器 、远距无线传感器以及可以从结构的外部来监测 特定组件的非接触式传感器 。 2. 1 光纤传感器技术
关键词 :飞机 ;结构健康监控 ;传感器 中图分类号 : T G115. 28 文献标识码 :A 文章编号ensor Technologies in Aircraf t Structural Health Monitoring
2008 年 第 30 卷 第 5 期 289
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
尚柏林等 :飞机结构健康监测传感器新技术
SHANG Bo2Lin , SONG Bi2Feng , YANG Jian2Jun (College of Aero nautics , Nort hwestern Polytechnic University , Xiπan 710072 , China)
Abstract : Aircraft st ruct ural healt h mo nitoring is a new in2sit u , o n line st ruct ure detection met hod which was developed on t he basis of t he t raditional ND T met hod. It can increase t he reliability , safety and run2time of aircraft s while reduce t he st ruct ureπs operating and maintenance co st s. This paper described t his new technology and t he p rinciples and applicatio n of so me new senso r technologies of st ruct ural healt h mo nito ring. Finally t he paper gave a perspective view on f urt her research in t his field.
目前 ,光纤传感器的主要类型有 :光纤珐珀应变 传感器 、光纤布拉格光栅传感器[6] 。监测的参数有 应变 、温度 、腐蚀环境 (p H 值) 和声发射信号等 。
光纤法珀传感器以光纤中的一段谐振腔的腔长 作为传感器的敏感元件 ,感受外界作用 。谐振腔的 长度以及折射率都会受到外界参量影响 ,导致光学 法珀腔的反射输出成为腔长及折射率的双参数函 数[7] 。当结构应变或环境温度变化时 ,通过测量反 射输出 ,可以得到结构应变或温度 。根据光纤法珀 腔的结构形式 ,该传感器主要可以分为本征型 、非本 征型和线型复合腔三种 ,但线型复合腔的实践研究 极少[7] 。虽然光纤法珀传感器在高温 、强电磁干扰 环境下得到大量的应用 ,但是因为它难以在同一根 光纤上实现传感器复用 ,如果应用于大面积的飞机
综 述
飞机结构健康监测传感器新技术
尚柏林 ,宋笔锋 ,杨建军 (西北工业大学 航空学院 ,西安 710072)
摘 要 :飞机结构健康监测是在传统的结构无损检测基础上发展起来的对结构损伤的一种实 时 、在线监测方式 。采用结构健康监测系统可以提高飞机的可靠性 、安全性和延长运行时间 ,同时 降低结构使用和维护费用 。概述了飞机结构健康监测技术研究现状 ,介绍了几种新型的结构健康 监测传感器技术的原理及应用 ,展望了结构健康监测传感器技术的发展前景 。
Keywords :Aircraft ; St ruct ural healt h monitoring ; Senso rs
结构完整性对飞行安全极其重要 。对于飞机结 构系统的检测 ,传统上多采用无损探伤 ( ND T) 的方 法 ,这种周期性的检测方式在增加了费用的同时也 减少了飞机可运行的时间 。此外 ,为了检测需要而 拆装结构组件时 ,甚至会引起结构或辅助系统的损 伤或退化[1 ] 。
多传感器复用 ,实现结构应力和温度的分布测量 。
如美国 NA SA 的兰利研究中心开展的对飞机机身
金属结构疲劳裂纹的监控实验 ,验证了先进的高密
度光纤传感器阵列在飞机搭接件结构健康监测的应
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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
如果要求增加飞机结构的安全性和可用性 ,同 时降低其运行成本 ,相对于传统的定期检测方式 ,可 采用在线的结构健康监测系统 ,通过传感器感知细 微的异常信号 ,推断系统的整体健康状况 。
1 飞机结构健康监测研究现状
飞机结构健康监测系统将先进的传感/ 驱动元
收稿日期 :2007208215 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (10402035) 作者简介 :尚柏林 (1973 - ) ,男 ,副教授 ,主要研究方向为飞机结 构健康监控 。
光纤的布拉格波长会在应变ε和温度 T
的作用下发生变化 ,其变化量ΔλB 由下式给出 :
ΔλB λB
=
Kεε +
KTΔ T
(2)
式中 Kεε表示应变对波长的影响 , 系数 Kε 由应变
导致的光纤光栅周期的变化和光弹效应导致的折射
率变化来共同决定 。 KTΔ T 表示温度对光纤的影 响 ,系数 KT 由光纤的热膨胀和热光效应导致的折
件集成在飞机结构中 ,利用构成的网络对结构的损 伤 、疲劳 、冲击 、缺陷和腐蚀等情况进行实时检测[2] , 其支撑技术可以追溯到智能材料与智能结构领域 。 该系统从发展历程上看 ,可以分为整机疲劳寿命监 测和重要结构损伤监测两类[3] 。 1. 1 整机疲劳寿命监测
飞行载荷是描述飞机实际使用状况的最基本参 数 ,使用载荷监控系统 ( OL M , Operatio nal Loads Mo nitoring) 和分析程序 ,可以估计结构的疲劳累积 损伤 ,以便评估飞机结构的健康状态 。载荷监控可 以采用两种方式 ,一种是基于飞行参数估计载荷 ,另 一种是在关键部位测量结构应变 ,再通过应变估算 全机载荷 。将载荷监控和疲劳寿命分析程序相结 合 ,就可以实现疲劳寿命监控[4] 。OL M 的优点在 于能够准确掌握每架飞机的实际使用情况 ,有利于 控制剩余寿命 ,提高飞行安全 。如加拿大空军 CF2 18 战斗机进行了机体结构的同步疲劳监控 ,使得机 群使用寿命延长了 12 年 。
1. 2 重要结构损伤监测 重要结构损伤监测利用结构损伤状态和损伤征
兆之间的关系 ,监测重要构件的应变 、振动模态以及 声发射等信息的变化 ,通过信息处理 、计算分析和损 伤模式识别等途径判断损伤的性质 、位置和程度[5] 。 损伤监控可分为基于振动模态分析和基于试验信号 处理两类方法[3] 。前者是寻找与结构动力特性相关 的动力指纹 ,通过这些指纹的变化来判断结构的健 康状况 ;后者不需要识别结构的动力参数 ,而是通过 对比所检测结构与无损伤结构的响应信号或信号的 某种特征参数来识别损伤 ,通常是针对结构局部构 件的检测[3 ] 。
被动超声波传感技术 (即声发射传感技术) 是利 用超声波传感器阵列来被动监测结构本身因为某种 损伤机制 (例如裂纹扩展) 产生的声发射信号 。但是 声发射技术如果要完全应用于结构的实时在线监 测 ,还必须满足各种特殊要求 ,成功的应用必须做到 传感器体积小 、重量轻 、适应性强和灵敏度高 ,相配 套的设备必须满足在体积 、重量和电源方面的需求 。 在软件算法方面 ,需要能对结构损伤进行准确定位 , 而且能有效消除干扰信号影响的先进分析方法与算 法 。研究包括 :声发射传感器的复用技术 ,以减轻相 应仪器设备的重量 ;对光纤声发射传感器的研究 ;建 立对声发射传播现象进行解释和预测的精确模型 , 为传感器评价和优化布设提供理论分析基础 。 2. 3 远程无线传感器技术