[发明专利]一种固体火箭发动机推进剂脱粘检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种固体火箭发动机推进剂脱粘检测装置，其特征在于：包括套管光缆、紧包光缆、解调仪及数据处理单元，所述套管光缆和紧包光缆并列设置在发动机壳体与推进剂的粘接界面之间，所述套管光缆用于检测粘接界面因为温度变化引起的光纤布里渊频移变化，所述紧包光缆用于检测粘接界面由于温度变化和外力共同作用引起的光纤布里渊频移变化，套管光缆和紧包光缆共同组成脱粘检测光缆，所述脱粘检测光缆沿发动机壳体的内圆周均匀设于粘接界面内，多条脱粘检测光缆串联后与解调仪连接，所述数据处理单元用于解析解调仪检测数据并识别脱粘结果。

2.根据权利要求1所述的推进剂脱粘检测装置，其特征在于：所述套管光缆的套管采用金属或者塑料制成，套管用于隔离应变和保护内部光纤。

3.根据权利要求1所述的推进剂脱粘检测装置，其特征在于：所述紧包光缆的护套采用塑料制成，护套用于传递应变和保护内部光纤。

4.根据权利要求1所述的推进剂脱粘检测装置，其特征在于：所述解调仪采用基于差分脉冲对原理的布里渊光纤测量仪或者基于脉冲预泵浦原理的布里渊光纤测量仪。

5.一种用于上述任意一项固体火箭发动机推进剂脱粘检测装置的检测方法，其特征在于：所述数据处理单元的工作流程为：

步骤一，建立脱粘检测光缆与检测界面的空间位置关系，数据处理单元与解调仪建立通讯连接，获取光纤布里渊频移的测量数据文件，将数据按照各条脱粘检测光缆进行分割，每条脱粘检测光缆的套管光缆和紧包光缆数据分为一组，表示为ID＝[L,VT,VB]，ID代表脱粘检测光缆编号，L代表脱粘检测光缆长度，表达式为L＝(l₁ l₂…l_n),l_i代表脱粘检测光缆第i个测点(i＝1,2,…,n)对应光缆长度，VT代表套管光缆的布里渊频移测量值，表达式为VT＝(vt₁ vt₂…vt_n),vt_i代表在l_i位置对应的套管光缆布里渊频移测量值，VB代表紧包光缆的布里渊频移测量值，表达式为VB＝(vb₁ vb₂…vb_n),vb_i代表在l_i位置对应的紧包光缆布里渊频移测量值，将L＝(l₁ l₂…l_n)与脱粘检测界面的空间位置对应，生成界面脱粘检测点空间位置数据P＝((x₁,y₁)(x₂,y₂)…(x_n,y_n))，其中(x_i,y_i)为l_i对应的界面脱粘检测点位置坐标；

步骤二，装填推进剂，获取光纤基准数据，选取脱粘检测光缆在发动机推进剂装填完成后达到稳定状态时的初始布里渊频移数据，设为基准数据，表示为ID₀＝[L,VT₀,VB₀]，其中ID₀代表编号为ID的脱粘检测光缆的基准数据，VT₀代表套管光缆的初始布里渊频移测量值，VB₀代表紧包光缆的初始布里渊频移测量值；选取对发动机脱粘检测过程中第i次测试数据，表示为ID_i＝[L,VT_i,VB_i]，其中VT_i代表套管光缆第i次布里渊频移测量值，VB_i代表紧包光缆第i次布里渊频移测量值；

步骤三，实时检测光纤任一点的布里渊频移测量值，利用光纤布里渊频移对温度和应变敏感的特性，对比第i次检测数据ID_i和基准数据ID₀，解析界面温度和应变变化；对于套管光缆，将光纤布里渊频移转换为界面温度分布Ti，转换方式为Ti＝(VT_i-VT₀)*C_T+T₀，其中C_T为温度灵敏系数，T₀为初始状态温度；对于紧包光缆，光纤布里渊频移转换为界面应变分布Ei，关系式为Ei＝[(VB_i-VB₀)-(VT_i-VT₀)]*C_E，其中C_E为应变灵敏系数；

步骤四，提取检测界面异常坐标点位，设定温度异常阈值φ_t，提取满足阈值条件Δt＝(T_i-T₀)≥φ_t的光纤温度异常点l_i，并根据界面光纤空间位置数据，定位界面温度异常位置(x_i,y_i)；设定应变异常阈值φ_e，提取满足阈值条件Δe＝(E_i-E₀)≥φ_e的光纤应变异常点l_i，并根据界面光纤空间位置数据，定位界面应变异常位置(x_i,y_i)；

步骤五，生成脱粘分布云图，将识别出的温度和应变异常位置点集合Ω＝{(x_i,y_i)|Δt＝(T_i-T₀)≥φ_t∪Δe＝(E_i-E₀)≥φ_e}显示为脱粘分布云图，异常点集聚的位置显示为脱粘区域，并发出警告信息。