PDF《火箭贮箱结构健康监测传感器系统设计》

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9 c / * ! 3!引言 应用于民机的复合材料结构不仅要承受复杂! 长时间的疲劳载荷! 意外冲击&

而且还要承受不断变 化的温度! 湿度等严苛的外部环境因素的考验&

这些 环境因素不论是单独还是耦合作用&

均可能导致复 合材料结构的性能退化或破坏+ !, )因此&

开发出一 种对这类特殊结构的安全性和可靠性进行监测的结 构健康监测系统很有必要)表面粘贴式压电传感器 具有尺寸小&

质量小&

监测范围广及对结构影响小等 优点&

故基于表面粘贴式压电传感器的结构健康监 测技术广泛应用于航空航天结构) 由于火箭贮箱内的液氧$ 氧化剂% 和液氮$ 燃料% 温度较低&

对结构健康监测的传感器系统有很大影 响)恶劣的低温环境会降低传感器粘接剂的粘性&

也会降低传感器的使用寿命+ ,,

&

传感器的选择对结 果分析非常重要)常温下&

结构健康监测技术已被 用于监测飞 行器结构 的疲 劳裂 纹和腐蚀失效+ - * , ) 对于火箭贮箱结构&

需要针对其服役的恶劣环境&

设 计出能应用于低温下的结构健康监测传感器系统) ) [ / $ M等+ 1, 和I$MG/7M等+ +, 都对压电传感器在 低温下的性能进行了研究&

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9 $ M等+ 4, 的试验研究证 明了结构健康监测智能带系统可在低温下工作* @

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, 在极端低温环境下利用压电传感器对 复合材料进行了损伤监测)在本研究中&

先在低温 下对压电陶瓷传感器$ H # )% 的耐久性进行测试&

确定H#)的低温可行性* 然后在低温下对粘接剂进行 力学性能测试&

选出剪切强度较大的粘接剂* 最后在 一块铝板上面进行变温度环境下$ !

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4 3 k% 的:5FG波收发试验&

测试各个传感器系统在不同温 度下的使用效率&

结果得到能适用于低温下健康监 测的传感器系统) !!传感器的低温耐久性测试 由于载荷! 环境作用&

火箭贮箱长期储存过程中 可能面临健康状态的变化)因此&

结构健康监测传 感器系统需要长期在低温环境中保持使用性能及稳 定性)本节通过监测长期处于低温环境中传感器系 统的阻抗性能表征了传感器系统的低温耐久性) 结构 * 粘接剂 * 传感器模型的结构完整性可通过 耦合阻抗信号表征+ ! 3, )在结构不存在损伤时&