光纖智能結構在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

監(jiān)控計算機的程序采用可視化程序設計語言VB6.0 和Matlab 語言混合編寫。VB6.0 最有力的一面就是快速創(chuàng)建用戶界面，把復雜而完善的Windows 操作系統(tǒng)的使用融于易于學習和作用的高級語言中，因而成為界面編程的首選開發(fā)工具之一。而在數(shù)據(jù)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，其強大的科學計算功能與開放式可擴展環(huán)境以及多個面向不同領域而擴展的工具箱（Toolbox）支持，使得MATLAB在許多學科領域中成為計算機輔助設計與分析、算法研究和應用開發(fā)的基本工具和首選平臺。因此光纖智能結構計算機監(jiān)控軟件在用VB6. 0 編寫代碼時，調用Matlab 的功能，通過建立VB6. 0 與Matlab 的ActiveX 的自動連接，實現(xiàn)計算機界面和數(shù)據(jù)分析處理的速度盡可能很好的結合。圖3 為光纖智能結構計算機監(jiān)控程序界面示意圖。

圖3 計算機監(jiān)控程序界面

3. 實驗與分析

3.1 實驗裝置

實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）進行損傷位置判定，光纖埋入示意圖如圖4 所示。

圖4 智能結構光纖埋入法示意圖

3.2 實驗和數(shù)據(jù)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。對該復合材料板進行加載、卸載以及損傷、破壞等實驗。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5（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5（b）所示。比較圖5（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4 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6（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圖，對比圖6（a）中的原始狀態(tài)光強曲線，可以發(fā)現(xiàn)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(tǒng)數(shù)據(jù)分析的結果與實際實驗條件吻合，因此，實驗結果表明監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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5 （a） 原始狀態(tài)8 路光纖輸出信號曲線

（b） （2,7）處承載時的8 路光纖輸出信號曲線

圖6 （a） 原始狀態(tài)8 路光纖輸出信號曲線

（b） （4,5）處承載時的8 路光纖輸出信號曲線

4. 結語

本文提出并設計了一種基于光纖智能結構的新型健康監(jiān)控系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的組成，闡述了該系統(tǒng)的設計和工作原理，并對光纖智能結構樣板進行了健康監(jiān)控實驗：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，對該試件進行健康狀況監(jiān)測與控制實驗研究，并作數(shù)據(jù)分析和損傷位置判定。實驗結果表明，系統(tǒng)軟硬件工作協(xié)調，數(shù)據(jù)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。