一種光纖智能結構的監控系統設計

試驗采用新型特種光光纖智能結構(光纖正交網格狀埋入法)進行損傷位置判定，光纖埋入示意圖如圖3所示。

圖3 智能結構光纖埋入法示意圖

2．2 試驗數據和分析

在航空飛行器常用E51復合材料板中，埋入網狀交叉的特種光纖(光纖之間的間隔為3 cm)，對該復合材料板進行加載、卸載與損傷、破壞等試驗。當復合材料板未有任何變形與損傷時，8路光纖輸出信號曲線如圖4(a)所示，當復合材料板第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，8路光纖輸出信號曲線如圖4(b)所示。比較圖4(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的光纖輸出，而其他6路變化量較小。因此，對照圖3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5(b)為復合材料板在第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的8路光纖輸出信號曲線，對比圖5(a)中的原始狀態光強曲線可以發現，第4根光纖和第5根光纖的輸出光強明顯減小，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，由系統數據分析的結果與實際實驗條件吻合，試驗結果表明：監控系統的數據處理與分析正確無誤，能準確可靠地判別智能結構試件承載和損傷的位置。

圖4 光纖信號輸出曲線

圖5 光纖信號輸出曲線

3 結束語

本文提出并設計了一種基于光纖智能結構的新型健康監控系統，分析了系統的組成，闡述了該系統的設計和工作原理，并對光纖智能結構試件進行了健康監控試驗：在航空飛行器常用復合材料板中，以網狀交叉方式埋入特種傳感光纖，構成光纖智能結構試件，對該試件進行健康狀況監測與控制試驗研究，并作數據分析和損傷位置判定。試驗結果表明：該系統軟硬件工作協調，數據處理與分析正確無誤，能準確可靠地判別智能結構試件承載和損傷的位置，并進行相應的光源控制動作，為特殊光纖智能結構的進一步應用開拓了新途徑。