西北工业大学校金友获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种固体火箭发动机壳体损伤监测传感器布网方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119269506B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411422743.8,技术领域涉及:G01N21/88;该发明授权一种固体火箭发动机壳体损伤监测传感器布网方法是由校金友;王欣瑶;沙宝林;文立华;石玉祥;杜飞设计研发完成,并于2024-10-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种固体火箭发动机壳体损伤监测传感器布网方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种固体火箭发动机壳体损伤监测传感器布网方法,针对固体火箭发动机壳体筒段展开损伤监测。监测实验使用压电片PZT作为激励,光纤FBG传感器作为接收,后处理中采用概率成像方法对损伤进行定位。本发明实现了对固体火箭发动机壳体筒段无盲区的监测,能够利用基于导波的概率成像方法对直径大于40mm的分层损伤进行定位。
本发明授权一种固体火箭发动机壳体损伤监测传感器布网方法在权利要求书中公布了:1.一种固体火箭发动机壳体损伤监测传感器布网方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:选取压电片尺寸和光纤栅长; 步骤2:在固体火箭发动机壳体粘贴一个压电片,在沿壳体周向距压电片不同距离的位置分别粘贴光纤传感器;采用相同的激励信号频率和幅值做一组实验,监测每个接收信号的幅值以及信号质量,由此确定传感路径的周向长度的范围; 步骤3:令传感器之间的轴向距离与传感器组间距离相等,以确定每组传感器的数量; 步骤4:测量壳体监测区域的周长与轴向长度,确定传感器的组间距离为传感路径的周向长度的12;在满足步骤2测得的周向长度范围的条件下将壳体监测区域周长均分,按步骤3的方法确定每组传感器数量并均匀排布; 步骤5:取待测的壳体试件,按照设计好的布网距离对试件进行传感器布网;绕壳体圆周均匀布置PZT传感器作为激励和FBG传感器作为接收,周向按照两组PZT、两组FBG交替排列,即一个周期有四组传感器,实验中采用相隔一组传感器的PZT、FBG进行损伤监测实验; 步骤6:粘贴所有的传感器,常温固化约8小时,确保PZT传感器、FBG传感器栅区与壳体粘贴紧实;连接实验系统,检查信号能否正常激励与接收; 步骤7:选定监测区域,调试监测区域内每个FBG传感器的波长;用NI信号发生器输出Hanning窗调制的正弦信号激励PZT,同时使用FBG传感器接收,采集监测区域内每条激励‑传感路径的信号作为基准信号,保存信号数据文件; 步骤8:在试件监测区域内任意位置涂抹耦合剂并放置一个模拟损伤,记录模拟损伤的位置,采用与步骤7相同的实验条件,采集损伤状态下每条激励‑接收路径的信号,保存信号数据文件; 步骤9:对于每条激励‑接收路径,分别使用测得的基准信号和损伤信号计算损伤指标SDC作为基准损伤指标,记为DI,SDC指标由下面的公式确定: 其中,bi表示路径i的基准信号,ci表示路径i的监测信号,N表示导波信号数据点数量; 表示路径i基准信号的平均值,表示路径i监测信号的平均值; 步骤10:假设传感器网络具有n条激励‑接收传感路径,将矩形的监测区域划分为若干个离散的像素点,利用下式计算任意像素点位置x,y到第n条传感路径的距离Rnx,y: 其中:Dn为第n条传感路径中,激励器与接收器的距离,即PZT和FBG的距离;Danx,y和Dsnx,y分别为像素点x,y到PZT和FBG的距离; 步骤11:根据该像素点x,y到第n条传感路径的距离Rnx,y,计算该点相对于第n条传感路径的权重因子Wn,如下式所示: 其中:β为控制单条路径损伤因子影响区域大小的参数,是以传感器FBG和激励器PZT为焦点的椭圆形区域,表示损伤影响的最大范围,超过该范围的损伤概率为零; 步骤12:求解各个像素点x,y的损伤存在概率,用公式表示如下: 其中,DI为第n条传感器路径上的损伤因子,Wn[Rnx,y]是将损伤因子值映射至像素点x,y处的损伤概率加权分布函数;pnx,y表示第n条传感路径带给点x,y的损伤概率值; 步骤13:将监测区域内每个像素点的损伤概率以图像的方式进行显示,概率最大处即为监测到的模拟损伤位置,调整阈值显示损伤最大位置; 步骤14:对壳体的每个监测区域进行步骤2到步骤8的监测过程,对壳体进行范围全面的损伤监测。
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