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。
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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
2 90 2008 年 第 30 卷 第 5 期
© 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