CN110161124A - 一种适用于高温环境的声发射信号感知系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开的一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，涉及航天器结构高温环境下的损伤监测技术，能够解决严酷的气动热环境导致声发射信号感知测试困难的问题。该系统声发射传感器通过隔热垫片与被测结构紧密接触，用于前端收集声发射信号；冷却工装包裹在声发射传感器外部，且二者之间用玄武岩气凝胶填充，冷却工装一端通过第四水管与第一水泵连通，冷却工装另一端通过第二水管与第二水泵连通，第一水泵通过第一水管与储水箱连通，第二水泵通过第三水管与储水箱连通，形成一个水冷循环系统，引导管贯穿冷却工装，用于将耐高温导线与声发射传感器连接。

Description

一种适用于高温环境的声发射信号感知系统

技术领域

本发明涉及航天器结构高温环境下的损伤监测技术领域，尤其涉及一种适用于高温环境的声发射信号感知系统。

背景技术

临近空间是指高度为20～100km之间的广阔空域，介于传统的空与天之间。随着军事理论和军事需求的迅猛发展，临近空间领域的防御和打击能力获得了广泛的关注，正逐步成为各军事强国重点发展的领域之一。临近空间飞行器作为该空域作战的核心武器系统，是当今世界空天一体化领域的主要研究对象，具有快速反应、强突防、强摧毁和高机动作战以及精确打击等能力，对未来空天一体化作战有着革命性影响。临近空间飞行器高速飞行或再入过程中要承受严酷的气动热载荷，为保证飞行器内部的元器件能够正常工作，需要一个有效的热防护结构。随着飞行马赫数及航时的不断增加，机身表面温度不断升高，传统的热防护结构和材料如金属热防护、隔热毡等无法继续满足使用要求，必须采用耐温性更高、抗氧化性更优异的陶瓷基复合材料热防护结构。

采用合适的损伤定位与定量诊断方法对临近空间飞行器热防护结构进行损伤状态监测将对保证飞行安全起到非常关键的作用。相关研究表明，材料的损伤会导致强烈的声发射(Acoustic Emission，简称“AE”)特性，声发射信号里面蕴含着关于结构损伤的重要信息，例如损伤位置、损伤模式以及损伤严重程度等，在复合材料的损伤源识别与定位、裂纹萌生和扩展监测等工程实践中具有较大的优势，已在C/SiC复合材料检测中得到了初步的应用。然而，严酷的气动热环境导致测试条件非常困难，通常的在结构表面粘贴传感器的方法已经不适用了，需要发展一种适用于高温条件的损伤测试方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，能够解决严酷的气动热环境导致声发射信号感知测试困难的问题。

本发明的技术解决方案：

一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，该系统包括储水箱，第一水管，第一水泵，冷却工装，隔热垫片，玄武岩气凝胶，声发射传感器，引导管，耐高温导线，第二水管，第二水泵，第三水管和第四水管；

声发射传感器通过隔热垫片与被测结构紧密接触，用于前端收集声发射信号；冷却工装包裹在声发射传感器外部，且二者之间用玄武岩气凝胶填充，冷却工装一端通过第四水管与第一水泵连通，冷却工装另一端通过第二水管与第二水泵连通，第一水泵通过第一水管与储水箱连通，第二水泵通过第三水管与储水箱连通，形成一个水冷循环系统，引导管贯穿冷却工装，用于将耐高温导线与声发射传感器连接。

本发明实施例提供的一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，能在高温环境下使用普通声发射传感器获得与损伤有关的声发射信号；本发明提出的一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，采用水冷模式进行传感器降温，能实用于较宽的温度范围。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于高温环境的声发射信号感知系统结构示意图；

图2为图1的局部结构放大图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

本发明提出一种适用于高温环境的声发射信号感知系统。解决高温环境的结构损伤声发射测试的瓶颈问题，提高结构损伤状态监测与诊断能力，能实现高温条件下对航天结构损伤进行监测。为临近空间飞行器热防护结构损伤检测提供新方法，推动声发射技术的进步。

参见图1，该系统由1-储水箱，2-1#水管，3-1#水泵，4-冷却工装，5-隔热垫片，6-玄武岩气凝胶，7-声发射传感器，8-引导管，9-耐高温导线，10-2#水管，11-2#水泵，12-2#水管，12-3#水管，13-4#水管组成。

声发射传感器7通过隔热垫片5与被测结构紧密接触，用于前端收集声发射信号；冷却工装4包裹在声发射传感器7外部，且二者之间用玄武岩气凝胶6填充。冷却工装4一端通过4#水管与1#水泵连通，冷却工装4另一端通过10#水管与11#水泵连通。1#水泵3通过1#水管2与储水箱连通，2#水泵11通过2#水管12与储水箱连通，形成一个水冷循环系统。引导管8贯穿冷却工装4，用于将耐高温导线9与声发射传感器7连接。

本发明实施例提供的一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，能在高温环境下使用普通声发射传感器获得与损伤有关的声发射信号；本发明提出的一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，采用水冷模式进行传感器降温，能实用于较宽的温度范围。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (1)

1.一种适用于高温环境的声发射信号感知系统，其特征在于，该系统包括储水箱，第一水管，第一水泵，冷却工装，隔热垫片，玄武岩气凝胶，声发射传感器，引导管，耐高温导线，第二水管，第二水泵，第三水管和第四水管；

声发射传感器通过隔热垫片与被测结构紧密接触，用于前端收集声发射信号；冷却工装包裹在声发射传感器外部，且二者之间用玄武岩气凝胶填充，冷却工装一端通过第四水管与第一水泵连通，冷却工装另一端通过第二水管与第二水泵连通，第一水泵通过第一水管与储水箱连通，第二水泵通过第三水管与储水箱连通，形成一个水冷循环系统，引导管贯穿冷却工装，用于将耐高温导线与声发射传感器连接。