PDF《火箭贮箱结构健康监测传感器系统设计》

阻抗 信号的变化反应了传感器粘接剂的性能变化&

因此 可用阻抗信号是否变化来判断传 感器的 低温耐 久性)本文的传感器系统阻抗信号通过 Q'

1

3 3 '

阻 抗分析仪$ 见图!$ X % % 测量)实验选用的传感器型 号为 H # ) * ;

&

是一种单面双极压电陶瓷&

主要性能 参数'

机电 耦合系数#_d3A

1 &

介质损耗`5$0d 3A

3 ,&

弹性柔顺常数为 ! j! 38! , F , ( (&

压电应变 常数B - -d2 3j! 38! , F ( b&

机械品质因数@F d+ 3&

传感器尺寸为)4FFj3A FF)由于该型号传感 器在常温损伤检测中对监测结果影响较小&

且经济 实惠&

已被广泛应用+ 4&

! ! * ! ,,

)实验中&

分别选用2种 粘接剂将4个传感器粘贴在实验杯内! 外表面的底 部&

每侧表面2种粘接剂都不相同&

分别为 ;

7 5 = \

9 ` / ),

3 ! !&

E Y [ V =) I ;

&

- &

! E Y [ V =) I ;

&

- &

1 和TQ * !)将实验杯置于液氮罐中&

外表面的2个传感 器$ 见图 ! $ G % % 与液氮直接接触&

内表面2个传感器 $ 见图! $

5 % % 与液氮不直接接触* 然后每间隔, 2J测 一次阻抗&

试验周期共1 3天&

测试频率范围! 3R E Z !

3 CE Z )实验装置如图!所示) 图!!实验装置图 试验完成后通过肉眼观察&

除了外表面 I ;

&

- &

粘接的传感器外&

其他传感器和粘接剂无破损和裂 纹)图,为实验杯内表面传感器阻抗信号$ 取对数 后% )图-为实验杯外表面传感器阻抗信号) 图,!实验杯内部底面不同传感器阻抗信号 图-!实验杯外部底面不同传感器阻抗信号

4 1 压!电!与!声!光,3!+年! 由图- $

5 % 可见&

外表面 I ;

&

- &

粘接的传感器 未出现谐振频率&

说明在第一次测量时已损坏&

其他 传感器谐振频率明显)除第五周外&

两个月内的阻 抗值与第一次测量时相比都没有明显变化&

一阶! 二 阶谐振频率没有平移或突变&

说明传感器在这两个 月内没有损坏)第五周的阻抗值突然减小是由于液 氮的挥发&

使传感器周围温度升高&

导致阻抗减小&

将液氮补足后&

传感器阻抗值又恢复到与初始相比 无明显变化状态&

这也说明了传感器的低温耐久性 良好) ,!粘接剂的力学性能测试 火箭贮箱在燃料加注过程中伴随着降温和变 形&

应用于火箭贮箱上的表面粘接式传感器系统将 承受温度和应变两种载荷形式)因此&

安装在贮箱 结构表面的传感器粘接剂需要在低温环境中承受高 应变载荷)为了设计可在贮箱使用环境下正常工作 的传感器系统&

本文通过实验研究了贮箱内介质温 度$ 8!

4 - k% 下不同种类粘接剂的剪切强度&

以选 择适用于火箭贮箱应用环境的传感器粘接剂) 本研究所用粘接剂分为'

;

7 5 = \

9 ` /),

3 ! !! E Y * [ V = ) I ;

&

- &

! E Y [ V = ) I ;

&

- &

1等常用粘接剂&

以 及上海合成树脂研究所生产的低温粘接剂 TQ * !) 实验过程参考国标 @ '

+ ! ,

2 *

4 1&

其中粘接材料为低 碳钢&

尺寸为!

3 3FFj2 3FFj-FF&

试件粘接方 式如图2所示&

粘接面积为4

3 3FF , )几种粘接剂 的固化条件为'