[发明专利]飞机强度应变检测方法和该方法的飞机强度应变检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料结构检测的方法和系统，特别是涉及一种用于材料强度应变检测的方法和系统。

背景技术

金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变量与电阻变化率成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。

如图1所示，目前进行飞机静态载荷情况下的应变模拟监测，多采用电阻应变片，其流程是在飞机组装好后，工作人员进入机身内部进行相关节点的电阻应变片01的粘贴，对每只应变片的节点位置、标号等进行标记，然后将每只应变片通过连接导线02经过较长距离连接到监控室，监控室内部有相关的数据处理机柜03和电脑04接收每只应变片采集的信号。数据处理机柜03内部将电阻信号转换成应变信号，通过相关处理软件在电脑04上进行飞机强度应变状态的显示。

但由于应变片使用数量数量巨大，有时一架飞机就需要大约1～2万只电阻应变片，仅应变片的粘贴就需要长达数月的时间，大大影响了型号工程的研制进度，并且由于电阻应变片的工作可靠性差，易受电磁干扰，其成活率有时仅为70%左右，不能满足飞机模拟载荷试验监测的需求。

电阻应变片在使用过程中，存在线路电阻误差的问题，连接导线越长，引入的电阻误差越大，为了减小这种误差，需要进行电阻补偿，要多加一根导线，目前普遍采用三线制电阻应变片，这样每只电阻应变片就包含三根线，一架飞机至少有上万根导线，造成浪费成本，耽误电阻应变片施工周期。这也导致在试验现场是一个很庞大的线团，现场混乱，占用面积大，，一旦某只应变片出现问题，查找起来特别困难，即费时又不能够准确的找出问题，严重耽误了飞机的试验周期。同时采集系统功耗较大，既要为应变片供电进行电阻补偿，又要自身处理工作，电能消耗较大。由于传感器众多，使得常规设计的采集系统组成结构复杂，传输速率低，易受外界电磁信号干扰。使用大量的电阻应变片带来现场线路特别复杂，给标识、定位带来非常大的困难，不易查找问题根源，这为全方位掌握飞机强度载荷下的应变情况带来无法根除的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机强度应变检测的方法，解决传统强度应变检测中传感器信号误差不易消除、信号采集效率低、采集线路复杂的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述飞机强度应变检测的方法形成的飞机强度应变检测系统，解决传统强度应变检测中检测电路布线复杂，信号处理能力较低的技术问题。

本发明的飞机强度应变检测方法，包括以下步骤：

步骤一，在飞机上设置机上信号处理模块，在监控室设置监控显示模块，利用光缆在二者间建立数据传输通道；

步骤二，将飞机构件节点上布设的电阻应变片用导线连接至机上信号处理模块，机上信号处理模块完成各电阻应变片实时电压值的信号采集、信号模数转换、数字信号复接、数字信号光电转换和光信号传输；

步骤三，监控显示模块对接收的光信号进行光电转化，从高速数字信号流中解复接出各电阻应变片的实时电压数据，将电压数据处理为与电压数据对应的强度应变数据，并进行存储；

步骤四，根据检测需要，将各构件节点的强度应变数据图形化实时显示。

所述步骤二包括：

将相应电阻应变片与机上信号处理模块间的导线连接电路设置冗余传输链路，或是设置差分传输方式。

根据所述的飞机强度应变检测方法形成的飞机强度应变检测系统，包括电阻应变片，其特征在于：还包括机上信号处理模块，光缆和监控显示模块，

机上信号处理模块，用于将接收的电阻应变片的实时电压变化信号采样、放大和模数转换为数字信号，将来自不同传感器的低速数字信号复接入高速数字信号流，将高速信号转换为光信号，通过与机上信号处理模块相连接的光缆，向上位设备传输；

监控显示模块，用于完成数字信号的光电转化，将高速信号流中与各传感器对应的低速信号解复接为对应的低速信号流，对各低速信号流进行数字处理和存储，将各传感器对应的各构件结构节点的强度应变数据实时显示；

光缆，两端分别连接机上信号处理模块与监控显示模块的数据端口，形成数据传输通道。

所述机上信号处理模块包括信号接收模块、模数转换模块、多路复接模块和第一光电转换模块，

信号接收模块，用于对电阻应变片的电压变化状态进行采样，将微小信号进行放大，用于后续电路处理；