[发明专利]一种面向航天器的非物理连接高精度撞击标定方法

说明书

本发明涉及航天器健康监测技术领域，提供一种面向航天器的非物理连接高精度撞击标定方法，其包括如下的步骤：S1：针对航天器待测结构安装带有探测器的、可旋转的悬臂；S2:标定方向为θ；S3：发射金属球对待测结构上的固定位置进行撞击；S4：监测撞击发生后，撞击波传播到达激光测点的时间；S5:通过拟合算法得到角度为θ方向上撞击波的准确速度值；S6：获得撞击波在待测材料上不同角度方向的传播速度。本发明的面向航天器的非物理连接高精度撞击标定方法中，速度标定为航天器实际工作环境下的现场标定，而不是简单的带入实验室预先标定速度值，克服了常规方法无法实现现场标定的弊端，定位更加准确。

技术领域

本发明涉及航天器健康监测技术领域，具体涉及一种面向航天器的非物理连接高精度撞击标定方法。

背景技术

结构的撞击损伤对结构的健康状况影响较大，尤其对于航天器来说，对撞击的准确定位具有重要意义。撞击定位的常用方法包括：声发射、加速度、热成像、量热法、光纤光栅、微波发射、电阻薄膜和表面光学拍摄等。其中，基于声发射的定位方法，尤其是基于到达时刻的声发射定位算法，是当前最普遍使用的方法之一，但该方法在实际工程应用中存在一些弊端，主要表现为：

第一，该方法需要在实验室预先完成撞击波的速度标定，无法在实际工作环境中现场标定，也就是说使用的速度是实验室环境下的标定值，而不是实际工作环境下的实际值，而真实工作环境的特异性(比如温度、应力、压强等)都可能使得当前撞击波传播速度与先前实验室标定速度值存在较大差异，引起后续撞击定位不准。

第二，对于速度标定工作，有一类方法是简单的用一个常数代表所有传播方向的速度，而当待测结构在各个方向上全部或部分物理化学性质随方向的不同而不同时，各个方向的速度往往不同；另一类方法是，考虑各个方向撞击波传播速度的不同，在待测结构表面不同方向粘贴传感器完成不同速度的标定，这里暴露的问题是：一旦为了得到不同方向的不同速度，需要在待测结构上粘贴大量传感器，不仅工作量较大，而且粘贴的一致性也具有较大难度。

第三，在待测结构表面粘贴传感器，等价于改变了原有物体的结构特征(增加了附属体)，间接影响了速度标定的准确性。

第四，粘贴完传感器完成速度标定后，还需要去除传感器，否则就等价于引入了多余物，去除过程也容易对原有结构，尤其是柔性构件造成不可逆的损伤。

因此，提供一种可面向不同构型的、不需物理连接的灵巧型高精度撞击标定方法具有十分重要的意义。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种面向航天器的非物理连接高精度撞击标定方法，其包括如下的步骤：

S1：针对航天器待测结构安装带有探测器的、可旋转的悬臂，所述探测器数量为n；标记悬臂的初始角度，记为0°，标定过程中，以悬臂的旋转角度代表标定方向，记为θ；

S2:标定方向为θ时，悬臂上的n个信号探测器出射激光打到待测结构上，激光测点标记为P_θi(i＝0……n-1)；

S3：发射金属球对待测结构上的固定位置进行撞击,撞击点记为o；

S4：监测撞击发生后，撞击波传播到达不同激光测点P_θi的时间，记为t_θi(i＝0……n-1)；

S5：通过拟合算法得到角度为θ方向上撞击波的准确速度值；

S6：通过旋臂旋转，标定方向以0°为起点，在0°-360°范围内，以单位步进角度ω递增，每旋转ω角度，重复步骤S3-S5,以此获得撞击波在待测材料上不同角度方向的传播速度。

优选的方案中，所述探测器数量为n＝8。

优选的方案中，所述悬臂为直臂或曲臂，与待测结构的形状匹配。

优选的方案中，所述单位步进角度ω为3°。