[发明专利]临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验平台及方法

权利要求书

1.一种临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验平台，包括一个临近空间飞行器的实验模型(1)、植入至实验模型(1)的模块化光纤光栅检测单元(2)和光纤光栅传感阵列(3)组成的结构应变传感网络、一台光纤光栅网络分析仪(4)、一台算法运行及图形处理计算机(5)、一台显示器(6)、一台信号发生器(7)、一台激振器(8)和一个铝合金外框固定架(9)，其特征在于：所述的飞行器实验模型(1)通过橡皮绳吊装到铝合金外框架(9)上，所述的信号发生器(7)连接至激振器(8)，激振器(8)固定于铝合金外框架(9)上，并通过连杆与实验模型(1)相连接，所述的模块化光纤光栅检测单元(2)和光纤光栅传感阵列(3)组成的结构应变传感网络连接至光纤光栅网络分析仪(4)，光纤光栅网络分析仪(4)与计算机(5)、显示器(6)顺序连接；所述的信号发生器(7)输出实验所需的激励信号到激振器(8)，激励实验模型(1)产生形变或进入低频振动状态，所述的由模块化光纤光栅检测单元(2)和光纤光栅传感阵列(3)组成的结构应变传感网络检测出实验模型(1)上各分布光栅测点的应变信息，光纤光栅网络分析仪(4)获取应变信息，并输出至计算机(5)，计算机(5)将获取的应变信息进行计算处理后，将实验模型的形变状态或低频振动状况在显示器(6)上进行实时重构和可视化显示。

2.  根据权利1所述的临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验平台，其特征在于：所述的实验模型(1)由一个框架结构和两个固定在框架尾部两侧的水平翼形结构构成，对光纤光栅传感阵列(3)的布置和植入采取差异化方式，在组成实验模型框架结构的四根龙骨梁中，沿轴向对称地植入4根由布拉格光纤光栅传感阵列组成的模块化光纤光栅应变检测单元(2)，而在两个翼形结构表面上各只布置1根光纤光栅阵列(3)，从而构成整个实验模型(1)的结构形变检测环节的光纤光栅传感网络。

3.  根据权利1所述的临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验平台，其特征在于所述模块化光纤光栅应变检测单元(2)的结构为：对布置在实验模型(1)框架龙骨梁结构中的每1根模块化光纤光栅应变检测单元(2)进行了容错设计，每1根模块化光纤光栅应变检测单元由4根光纤光栅阵列共两组构成，每组光纤上的光栅点对呈90°正交封装于直径为1mm的圆形SMA超弹性合金丝基材轴表面，同时，实现垂直方向感知的2根光纤的光栅点，在基材轴向上成对相互错开以检测不同的点；实现水平方向感知的2根光纤的光栅点布置与此类似。

4.  根据权利1所述的临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验平台，其特征在于：每4根光纤光栅传感阵列正交封装在SMA基材上，构成1个模块化光纤光栅检测单元(2)，然后采用AB胶水表面粘贴的方式将模块化光纤光栅检测单元(2)植入到实验模型(1)框架龙骨梁结构中，实现模块化植入；同样采用AB胶水表面粘贴的方式，将2根光纤光栅传感阵列(3)植入到实验模型(1)翼形结构表面。

5.  一种临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验方法，采用根据权利1所述的临近空间飞行器模型的结构形态感知重构实验平台进行实验，其特征在于实验操作方法和步骤如下：

（1）调整实验模型(1)的吊装高度和位置，将激振器(8)和实验模型(1)结构相连接；

（2）开启计算机(5)、显示器(6)与光纤光栅网络分析仪(4)，进行结构形态重构与可视化；

（3）实验模型(1)的结构静态形变感知与重构的效果验证；

（4）启动信号发生器(7)，并设置实验所需激振信号的频率和幅值；

（5）启动激振器(8)，实现实验模型(1)的结构低频振动；

（6）实验模型(1)的结构振动状态感知与重构的效果验证。