Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа, блок хранения и анализа информации, соединенные определенным образом. Обеспечивается увеличение контролируемой площади конструкции, повышение точности и достоверности контроля состояния конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам контроля на основе использования сигналов волоконно-оптических брегговских датчиков и многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера и может быть использовано для контроля технического состояния деталей и узлов конструкции летательных аппаратов.

Известно устройство контроля на основе волоконно-оптических брегговских датчиков (патент РФ №2510609, МПК G01B 11/16, опубл. 10.04.2014 г.). Устройство содержит суперлюминисцентный диод, изолятор, оптический разветвитель, оптический переключатель, опорные брегговские решетки, схему термостабилизации, фотоприемное устройство и блок регистрации и преобразования.

Недостатком устройства является ограниченная возможность измерения деформаций только в конкретной точке конструкции посредством волоконно-оптического брегговского датчика. Отсюда следует сложность устройства, обусловленная необходимостью установки большого количества брегговских датчиков для покрытия всей площади контролируемой конструкции сетью точечных датчиков.

Известен волоконно-оптический датчик на внутрисветовом эффекте Доплера (Сб. трудов «MASTER S. JOURNAL" №1, 2015 г., с. 67-72), основным чувствительным элементом которого является катушка из оптического волокна. С помощью такого датчика можно контролировать не отдельные участки конструкции, а некоторую площадь конструкции, что позволит сократить количество датчиков, работающих на эффекте Брэгга.

В качестве прототипа выбрано устройство по патенту №2555258, МПК B64D 43/02, В64С 27/46, опубл. 10.07.2015 г. Устройство содержит волоконно-оптические датчики на основе брегговской решетки, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок хранения информации, блок анализа информации, блок спектрального анализа.

Основной функцией устройства является генерация оптического излучения и обработка сигналов с волоконно-оптических датчиков.

Недостатком прототипа является необходимость использования большого количества датчиков, т.к. один датчик дает информацию по одной точке измерения.

Технической задачей изобретения является увеличение контролируемой площади конструкции, повышение точности и достоверности контроля напряженно-деформируемых состояний конструкции и уменьшение количества используемых брегговских датчиков за счет применения многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, позволяющих контролировать напряженно-деформируемое состояние не в одной точке, а на достаточно обширной площади.

Технический результат достигается тем, что устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа и блок хранения и анализа информации, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом блока источника света, первый выход блока хранения и анализа информации подключен к второму входу блока волоконно-оптической коммутации, второй вход/выход блока хранения и анализа информации соединен с входом/выходом блока спектрального анализа, вход последнего подключен к выходу блока волоконно-оптической коммутации, первый вход последнего соединен с выходом блока источника света, причем к измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы волоконно-оптических брегговских датчиков, причем к дополнительным измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит N измерительных каналов на волоконно-оптических брегговских датчиках (N≥1) и М измерительных каналов на многовитковых оптических датчиках на внутрисветовом эффекте Доплера, (М≥1), блок 1 волоконно-оптической коммутации, блок 2 источника света, блок 3 спектрального анализа, блок 4 хранения и анализа информации, первый вход блока 1 соединен с выходом блока 2, второй вход блока 1 подключен к входу блока 3, вход/выход блока 2 соединен с первым входом/выходом блока 4, а вход/выход блока 3 подключен к второму входу/выходу блока 4, второй выход которого является внешним выходом устройства, при этом входы/выходы блока 1 соединены с N волоконно-оптическими брегговскими датчиками и М многовитковыми волоконно-оптическими датчиками на внутрисветовом эффекте Доплера.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 генерирует широкополосный оптический сигнал, преобразованный в последовательность узкополосных оптических сигналов, которые через блок последовательно во времени подаются на входы N волоконно-оптических брегговских датчиков и на входы М многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера. Вышеуказанные оптические сигналы, отраженные от волоконно-оптических брегговских датчиков и преобразованные в многовитковых волоконно-оптических датчиках на внутрисветовом эффекте Доплера, последовательно во времени через блок 1 поступают на оптический вход блока 3. При воздействии внешних нагрузок изменяется спектр отраженного от них оптического излучения. Изменение спектра отраженного излучения несет информацию о механических нагрузках на контролируемые участки конструкций, причем каждому датчику соответствует определенная полоса спектра излучения блока 2. В блоке 3 отражения оптического излучения от каждого датчика преобразуются в цифровой сигнал и поступают в блок 4, где каждый сигнал анализируется путем пересчета изменения спектра оптического сигнала в действующую нагрузку по ранее известным зависимостям, получаемым при тарировке датчиков. Полученные данные о нагрузках в блоке 4 хранятся и последовательно выдаются по определенному протоколу по цифровой линии во внешние устройства. Блок 4 обеспечивает последовательное подключение узкополосных сигналов, формируемых блоком 2 к каждому датчику, причем в каждый момент времени в зависимости от излучаемой блоком 2 узкой полосы сигнала будет подключен только один из датчиков, настроенный на излучаемую полосу частот.

Таким образом, использование в устройстве двух типов оптических датчиков позволяет увеличить контролируемую площадь конструкции, повысить достоверность контроля напряженно-деформируемых состояний конструкции и уменьшить количество используемых брегговских датчиков.

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата, содержащее измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа и блок хранения и анализа информации, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом блока источника света, первый выход блока хранения и анализа информации подключен к второму входу блока волоконно-оптической коммутации, второй вход/выход блока хранения и анализа информации соединен с входом/выходом блока спектрального анализа, вход последнего подключен к выходу блока волоконно-оптической коммутации, первый вход последнего соединен с выходом блока источника света, причем к измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы волоконно-оптических брегговских датчиков, отличающееся тем, что к дополнительным измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано для измерения параметров трубопроводов, в частности определения собственных частот колебаний трубопровода при пинг-тесте.

Раскрыты способ и устройство для определения саморасцепа железнодорожного состава, когда один или более железнодорожных вагонов/пассажирских вагонов (401) случайно расцепляются от остальной части железнодорожного состава.

Изобретения относятся к области акустических измерений и касаются акустооптического кабеля. Кабель включает в себя несколько секций волоконно-оптических акустооптических сенсоров.

Изобретение относится к метрологии, а именно к виброметрии. Способ измерения вибраций предполагает нанесение светоотражающих меток, регистрацию точек контроля с вибрационным размытием, получение бинарных изображений в виде матрицы связанных элементов.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, устройствам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения местоположения источника звука. Предлагаются способ и система, в которых акустические сигналы, принятые акустическими датчиками, содержащими оптоволоконный датчик, обрабатываются с целью определения положения источника или источников акустических сигналов.

Изобретение относится к волоконно-оптическим сенсорным системам, используемым в системах мониторинга протяженных и крупногабаритных объектов, и может быть использовано для мониторинга состояния судна и элементов его конструкции (баки и т.д.) путем акустоэмиссионной диагностики, детектируя акустические сигналы от этих элементов, которые воздействуют на оптическое волокно и могут быть зарегистрированы при помощи метода когерентной рефлектометрии.

Способ создания нормированного натяжения волоконного световода в корпусе геофона относится к области производства подводных сейсмических датчиков, используемых для контроля и измерения параметров сейсмических и гидрологических процессов, протекающих в морях и океанах.

Изобретение относится к информационно-измерительным системам и может применяться для вибромониторинга протяженных, площадных или объемных объектов. Оптическое волокно размещают в механической связи с контролируемым объектом и генерируют оптические импульсы длительностью T.

Способ исследования термических напряжений, возникающих в твердом материальном теле, поляризационно-оптическим методом включает в себя следующие этапы. Модель из пьезооптического материала нагревают локальным тепловым потоком.

Изобретение относится к определению скорости распространения поверхностной волны. Устройство для определения скорости распространения поверхностной волны содержит источник когерентного света для формирования по меньшей мере первого и второго световых пятен на поверхности.

Изобретение относится к волоконно-оптическим измерителям. Система на основе тензодатчика, а также способ его изготовления и применения включают в себя: оптическое волокно, генератор оптических сигналов, передающий оптический сигнал через указанное оптическое волокно.

Система контроля угловых деформаций крупногабаритных платформ содержит крупногабаритную платформу, с закрепленными на ней базовым контрольным элементом и двумя контрольными элементами, представляющими собой призмы с аттестованными между собой зеркальными гранями и размещенными в вершинах треугольника, образованного нормалями к граням контрольных элементов.

Изобретение относится к области метрологии, в частности к системам для определения положения неровностей поверхности, их размеров и количества на расстоянии. Заявленный способ бесконтактного определения рельефа поверхности материалов включает получение информации об объекте с помощью считывающего устройства, обработку информации путем формирования универсальной матрицы поверхности, состоящей из информационных ячеек, содержащих информацию об эталонных и фактических координатах меток поверхности.

Изобретение относится к подземной, открытой и строительной геотехнологиям и может быть использовано как деформационный способ комплексного определения параметров напряженного состояния и упругих характеристик массива пород, крепи горных выработок, метрополитенов и тоннелей, а также конструкций мостов и гидротехнических сооружений.

Изобретение относится к определению напряженно-деформированного состояния металлических конструкций высокорисковых объектов нефтяной, газовой и химической отраслей промышленности, систем транспорта и переработки нефти и газа с помощью тензочувствительных хрупких покрытий, что позволяет получить наглядную картину наибольшей концентрации напряжений, получить данные для оценки и прочности потенциально опасных объектов.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при создании первичных чувствительных элементов оптических преобразователей деформаций спектрального типа.

Изобретение относится к области геодезического контроля вертикальных цилиндрических резервуаров. В заявленном способе определения величин деформаций стенки резервуара производят сканирование внешней поверхности резервуара при помощи наземного лазерного сканера.

Изобретение относится к средствам измерения относительной продольной деформации на поверхности материальных тел. Экстензометр содержит два референтных тела в виде заостренных инденторов, при этом один индентор жестко связан с корпусом прибора, другой установлен с возможностью перемещения, а также систему передачи этих перемещений.

Изобретение относится к авиастроению. Способ сборки крыла из полимерного композиционного материала заключается в соединении носовой, хвостовой средней частей (1,2,3) крыла полками лонжеронов (4) с верхней и нижней панелями болтами (7) и гаечных профилей (6) с плавающими самоконтрящимися гайками из алюминиевых сплавов.

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа, блок хранения и анализа информации, соединенные определенным образом. Обеспечивается увеличение контролируемой площади конструкции, повышение точности и достоверности контроля состояния конструкции. 1 ил.

Наверх