光纖智能結構應用到新型智能結構健康監控系統方案

因此下位機程序中采用兩種中斷方式來(lái)處理這兩方面的工作：定時(shí)器中斷和串行口中斷。圖2 為監控主機程序流程圖(數據采集、處理、通信部分)。

圖2 監控主機程序流程圖

監控計算機的程序采用可視化程序設計語(yǔ)言VB6.0 和Matlab 語(yǔ)言混合編寫(xiě)。VB6.0 最有力的一面就是快速創(chuàng )建用戶(hù)界面，把復雜而完善的Windows 操作系統的使用融于易于學(xué)習和作用的高級語(yǔ)言中，因而成為界面編程的首選開(kāi)發(fā)工具之一。而在數據分析和運算處理方面，MATLAB 是國際認可(IEEE)的最優(yōu)化的科技應用軟件，其強大的科學(xué)計算功能與開(kāi)放式可擴展環(huán)境以及多個(gè)面向不同領(lǐng)域而擴展的工具箱(Toolbox)支持，使得MATLAB在許多學(xué)科領(lǐng)域中成為計算機輔助設計與分析、算法研究和應用開(kāi)發(fā)的基本工具和首選平臺。因此光纖智能結構計算機監控軟件在用VB6. 0 編寫(xiě)代碼時(shí)，調用Matlab 的功能，通過(guò)建立VB6. 0 與Matlab 的ActiveX 的自動(dòng)連接，實(shí)現計算機界面和數據分析處理的速度盡可能很好的結合。

3. 實(shí)驗與分析

3.1 實(shí)驗裝置

實(shí)驗采用新型特種光光纖智能結構(光纖正交網(wǎng)格狀埋入法)進(jìn)行損傷位置判定。

3.2 實(shí)驗和數據分析

在航空飛行器常用復合材料板中，埋入網(wǎng)狀交叉的特種光纖。對該復合材料板進(jìn)行加載、卸載以及損傷、破壞等實(shí)驗。當復合材料板未有任何變形與損傷時(shí)，8 路光纖輸出信號曲線(xiàn)，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(shí)，8 路光纖輸出信號曲線(xiàn)。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(shí)的光纖輸出，而其他6 路變化量較小。因此，可直觀(guān)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，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(shí)的8 路光纖輸出信號曲線(xiàn)圖，原始狀態(tài)光強曲線(xiàn)，可以發(fā)現第4 根光纖和第5 根光纖的輸出光強明顯減小，這說(shuō)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(shí)際實(shí)驗條件吻合，因此，實(shí)驗結果表明監控系統的數據處理與分析正確無(wú)誤，能準確可靠地判別智能結構試件承載和損傷的位置。

4. 結語(yǔ)

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，介紹了系統的組成，闡述了該系統的設計和工作原理，并對光纖智能結構樣板進(jìn)行了健康監控實(shí)驗：在航空飛行器常用復合材料板中，以網(wǎng)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(jìn)行健康狀況監測與控制實(shí)驗研究，并作數據分析和損傷位置判定。實(shí)驗結果表明，系統軟硬件工作協(xié)調，數據處理與分析正確無(wú)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(jìn)行相應的光源控制動(dòng)作，為特殊光纖智能結構的進(jìn)一步應用開(kāi)拓了新途徑。