CN113295206A - 一种柔性天线阵面应力应变检测系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柔性天线阵面应力应变检测系统及检测方法，包括球体基体，球体基体的内壁固定设置有柔性阵面，球体基体内设置有支撑组件，支撑组件上设置有传感器，支撑组件用于在球体基体内部对柔性阵面进行形状支撑，传感器用于检测柔性阵面的受力状态；球体基体的外壁设置感应层，感应层和球体基体的外壁贴合设置，感应层的内侧固定连接有感应天线；本发明通过球体基体与柔性阵面的固定连接、感应层与球体基体的固定连接和传感器与传感柱的固定连接，基于共形化设计的思想，以球体表面作为载体，在一部分球体的内部复合柔性轻型天线阵面，外部设置感知层，进而既可以实现球体的形变感知，又使其能够具备电磁收发功能。

Description

一种柔性天线阵面应力应变检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及天线阵面应力应变检测技术领域，具体涉及一种柔性天线阵面应力应变检测系统及检测方法。
背景技术
柔性天线阵面在服役中会受到多种环境载荷的影响，天线阵面结构变形呈现时变性和随机性，因此，准确地感知天线阵面形状是实现电性能主动补偿的基础，然而，嵌入天线阵面结构的应变传感器如何获得测点处的应变准确数据，如何从有限测点处的应变数据重构结构位移场是研究的关键。
柔性结构极易受外界环境的影响而发生变形，因此实现对柔性结构的形变监测有着重要的意义，然而因为柔性结构变形的复杂性，也使得准确的形变重构难度更大，同时感应器在于柔性阵面连接中，使用粘接剂时，每次定位区域不同，都会出现感应差别，导致测量结果的差距。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种柔性天线阵面应力应变检测系统，包括球体基体，所述球体基体的内壁固定设置有柔性阵面，所述球体基体内设置有支撑组件，所述支撑组件上设置有传感器，所述支撑组件用于在所述球体基体内部对所述柔性阵面进行形状支撑，所述传感器用于检测所述柔性阵面的受力状态；
所述球体基体的外壁设置感应层，所述感应层和所述球体基体的外壁贴合设置，所述感应层的内侧固定连接有感应天线。
较佳的，所述支撑组件包括支撑片、弹性片、固定环、传感柱、弹簧，所述传感器设置在所述传感柱上，所述固定环和所述弹簧均套设在所述传感柱上，所述弹簧两端分别与所述传感器、所述固定环连接，所述固定环通过所述弹性片与所述支撑片连接，所述支撑片和所述柔性阵面内侧接触设置。
较佳的，所述弹簧和所述固定环之间设置卡环，所述卡环套设在所述传感柱上，所述固定环和所述卡环可相对转动，所述弹簧的端部和所述卡环连接。
较佳的，所述球体基体的外壁上设置有区别框，所述感应层设置在所述区别框内。
较佳的，所述球体基体设置为球体蒙皮结构，所述支撑片设置为球弧面结构。
较佳的，所述支撑片成对设置，且所述支撑片至少设置有2对，成对的两所述支撑片对称设置。
较佳的，所述传感柱为中空的玻璃材质件，所述传感柱的两端均呈圆块状设置。
较佳的，所述区别框为柔性复合材质的板材制成的，所述区别框的外侧涂有彩色涂层。
较佳的，所述感应层的内侧开设有空槽，所述感应天线设置在所述空槽内。
较佳的，一种柔性天线阵面应力应变检测系统的检测方法，通过改变所述球体基体内部的气压模拟所述球体基体产生不同工况的形变，利用所述感知层采集应变数据，所述传感器检测所述柔性阵面的受力状态，并基于重构模型通过计算处理得到形变信息，进行实时监测和模型重构。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明通过设置的球体基体、柔性阵面、感应层和传感器，配合球体基体与柔性阵面的固定连接、感应层与球体基体的固定连接和传感器与传感柱的固定连接，基于共形化设计的思想，以球体表面作为载体，在一部分球体的内部复合柔性轻型天线阵面，外部设置感知层，进而既可以实现球体的形变感知，又使其能够具备电磁收发功能；2，本发明通过设置的区别框、感应天线和感应层，配合球体基体与区别框的固定连接、感应天线与感应层的固定连接和感应层与球体基体的固定连接，形变模拟装置和光纤光栅解调仪，其中形变模拟通过改变球体内部的气压实现，以模拟实际工作状态下的典型受力特征，在贴合感应层时，直接粘结在区别框内侧，得到更准确的测量结果。
附图说明
图1为所述柔性天线阵面应力应变检测系统的结构视图；
图2为所述柔性天线阵面应力应变检测系统的结构剖视图；
图3为图2中A处的结构视图。
图中数字表示：
1-球体基体；2-柔性阵面；3-支撑片；4-弹性片；5-固定环；6-传感柱；7-卡环；8-弹簧；9-传感器；10-空槽；11-感应层；12-感应天线；13-区别框。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
如图1、图2所示，图1为所述柔性天线阵面应力应变检测系统的结构视图；图2为所述柔性天线阵面应力应变检测系统的结构剖视图；本发明所述柔性天线阵面应力应变检测系统，包括球体基体1，所述球体基体1的内侧固定连接有柔性阵面2，所述柔性阵面2的内侧滑动连接有支撑片3，所述支撑片3的外侧固定连接有弹性片4，所述弹性片4的外侧固定连接有固定环5，有利于连接所述弹性片4，形成支撑，所述固定环5的内侧滑动连接有传感柱6，所述传感柱6的外侧滑动连接有卡环7，所述卡环7的外侧滑动连接有弹簧8，且所述弹簧8套设在所述传感柱6上，所述弹簧8的另一端固定连接有传感器9，有利于通过所述弹簧8接受压力进行测量。
所述卡环7和所述固定环5可相对转动，避免所述弹簧8扭动或所述弹性片4扭动所照成的相互影响。
如图3所示，图3为图2中A处的结构视图；所述球体基体1的前端面固定连接有区别框13，有利于定位放置所述感应层11，所述球体基体1的前端面中心位置固定连接有感应层11，所述感应层11的内侧固定连接有感应天线12。
所述球体基体1呈球体蒙皮结构设置，所述支撑片3呈球弧面设置，所述支撑片3共有两组，每组所述支撑片3呈对称设置，便于所述支撑片3贴合到所述球体基体1的内侧进行支撑，防止形变程度过大，所述球体基体1损坏。
所述传感柱6为玻璃中空材质的板材制成的，所述传感柱6的左右两端均呈圆块状设置，用于限制所述卡环7和所述固定环5，以便于设置连接所述传感器9，所述传感柱6的中空降低整体的质量。
所述区别框13为柔性复合材质的板材制成的，所述区别框13的外侧涂有红色涂层，所述感应层11位于所述区别框13的内侧，便于更加准确的显示所述感应层11的位置；所述感应层11的内侧开设有空槽10，所述感应层11为光纤光栅传感器，所述感应层11与所述球体基体1之间通过粘接剂连接，便于光纤光栅更加稳定的测量。
工作流程：工作人员选用复合球体蒙皮结构的所述球体基体1作为测量的主体，将智能感知层由柔性FBG传感器网络构成的所述柔性阵面2通过弹性粘结剂粘结起来，同时在所述区别框13内侧涂上粘结剂，取出所述感应层11贴合到所述区别框13的框内，连接所述柔性阵面2和所述球体基体1，进行形变感知和监测试验，通过改变所述球体基体1内部的气压模拟球体产生不同工况的形变，利用所述感知层11采集应变数据，并基于重构模型通过计算处理得到形变信息，所述球体基体1内部的所述支撑片3在形变时，会挤压所述弹性片4形变，经由所述固定环5在中空设置的所述传感柱6外侧滑动，挤压推动所述卡环7，所述卡环7挤压所述弹簧8压缩形变，所述弹簧8迅速接受的压力传到所述传感器9的内侧，通过所述感应层11中所述空槽10内侧的光纤光栅感应天线12稳定测量传输到电脑中，智能感知层由柔性FBG传感器网络构成的所述柔性阵面2，可以对载荷作用下的球体形变进行实时监测和模型重构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，包括球体基体，所述球体基体的内壁固定设置有柔性阵面，所述球体基体内设置有支撑组件，所述支撑组件上设置有传感器，所述支撑组件用于在所述球体基体内部对所述柔性阵面进行形状支撑，所述传感器用于检测所述柔性阵面的受力状态；
所述球体基体的外壁设置感应层，所述感应层和所述球体基体的外壁贴合设置，所述感应层的内侧固定连接有感应天线。
2.如权利要求1所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述支撑组件包括支撑片、弹性片、固定环、传感柱、弹簧，所述传感器设置在所述传感柱上，所述固定环和所述弹簧均套设在所述传感柱上，所述弹簧两端分别与所述传感器、所述固定环连接，所述固定环通过所述弹性片与所述支撑片连接，所述支撑片和所述柔性阵面内侧接触设置。
3.如权利要求2所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述弹簧和所述固定环之间设置卡环，所述卡环套设在所述传感柱上，所述固定环和所述卡环可相对转动，所述弹簧的端部和所述卡环连接。
4.如权利要求1所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述球体基体的外壁上设置有区别框，所述感应层设置在所述区别框内。
5.如权利要求1所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述球体基体设置为球体蒙皮结构，所述支撑片设置为球弧面结构。
6.如权利要求2所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述支撑片成对设置，且所述支撑片至少设置有2对，成对的两所述支撑片对称设置。
7.如权利要求2所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述传感柱为中空的玻璃材质件，所述传感柱的两端均呈圆块状设置。
8.如权利要求4所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述区别框为柔性复合材质的板材制成的，所述区别框的外侧涂有彩色涂层。
9.如权利要求1所述的柔性天线阵面应力应变检测系统，其特征在于，所述感应层的内侧开设有空槽，所述感应天线设置在所述空槽内。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的柔性天线阵面应力应变检测系统的检测方法，其特征在于，通过改变所述球体基体内部的气压模拟所述柔性阵面产生不同工况的形变，利用所述感知层采集应变数据，所述传感器检测所述柔性阵面的受力状态，并基于重构模型通过计算处理得到形变信息，进行实时监测和模型重构。
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