RU2621931C1 - Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата - Google Patents
Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621931C1 RU2621931C1 RU2016117057A RU2016117057A RU2621931C1 RU 2621931 C1 RU2621931 C1 RU 2621931C1 RU 2016117057 A RU2016117057 A RU 2016117057A RU 2016117057 A RU2016117057 A RU 2016117057A RU 2621931 C1 RU2621931 C1 RU 2621931C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- input
- output
- unit
- sensors
- Prior art date
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013500 data storage Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа, блок хранения и анализа информации, соединенные определенным образом. Обеспечивается увеличение контролируемой площади конструкции, повышение точности и достоверности контроля состояния конструкции. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам контроля на основе использования сигналов волоконно-оптических брегговских датчиков и многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера и может быть использовано для контроля технического состояния деталей и узлов конструкции летательных аппаратов.
Известно устройство контроля на основе волоконно-оптических брегговских датчиков (патент РФ №2510609, МПК G01B 11/16, опубл. 10.04.2014 г.). Устройство содержит суперлюминисцентный диод, изолятор, оптический разветвитель, оптический переключатель, опорные брегговские решетки, схему термостабилизации, фотоприемное устройство и блок регистрации и преобразования.
Недостатком устройства является ограниченная возможность измерения деформаций только в конкретной точке конструкции посредством волоконно-оптического брегговского датчика. Отсюда следует сложность устройства, обусловленная необходимостью установки большого количества брегговских датчиков для покрытия всей площади контролируемой конструкции сетью точечных датчиков.
Известен волоконно-оптический датчик на внутрисветовом эффекте Доплера (Сб. трудов «MASTER S. JOURNAL" №1, 2015 г., с. 67-72), основным чувствительным элементом которого является катушка из оптического волокна. С помощью такого датчика можно контролировать не отдельные участки конструкции, а некоторую площадь конструкции, что позволит сократить количество датчиков, работающих на эффекте Брэгга.
В качестве прототипа выбрано устройство по патенту №2555258, МПК B64D 43/02, В64С 27/46, опубл. 10.07.2015 г. Устройство содержит волоконно-оптические датчики на основе брегговской решетки, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок хранения информации, блок анализа информации, блок спектрального анализа.
Основной функцией устройства является генерация оптического излучения и обработка сигналов с волоконно-оптических датчиков.
Недостатком прототипа является необходимость использования большого количества датчиков, т.к. один датчик дает информацию по одной точке измерения.
Технической задачей изобретения является увеличение контролируемой площади конструкции, повышение точности и достоверности контроля напряженно-деформируемых состояний конструкции и уменьшение количества используемых брегговских датчиков за счет применения многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, позволяющих контролировать напряженно-деформируемое состояние не в одной точке, а на достаточно обширной площади.
Технический результат достигается тем, что устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа и блок хранения и анализа информации, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом блока источника света, первый выход блока хранения и анализа информации подключен к второму входу блока волоконно-оптической коммутации, второй вход/выход блока хранения и анализа информации соединен с входом/выходом блока спектрального анализа, вход последнего подключен к выходу блока волоконно-оптической коммутации, первый вход последнего соединен с выходом блока источника света, причем к измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы волоконно-оптических брегговских датчиков, причем к дополнительным измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена структурная схема устройства.
Устройство содержит N измерительных каналов на волоконно-оптических брегговских датчиках (N≥1) и М измерительных каналов на многовитковых оптических датчиках на внутрисветовом эффекте Доплера, (М≥1), блок 1 волоконно-оптической коммутации, блок 2 источника света, блок 3 спектрального анализа, блок 4 хранения и анализа информации, первый вход блока 1 соединен с выходом блока 2, второй вход блока 1 подключен к входу блока 3, вход/выход блока 2 соединен с первым входом/выходом блока 4, а вход/выход блока 3 подключен к второму входу/выходу блока 4, второй выход которого является внешним выходом устройства, при этом входы/выходы блока 1 соединены с N волоконно-оптическими брегговскими датчиками и М многовитковыми волоконно-оптическими датчиками на внутрисветовом эффекте Доплера.
Устройство работает следующим образом.
Блок 2 генерирует широкополосный оптический сигнал, преобразованный в последовательность узкополосных оптических сигналов, которые через блок последовательно во времени подаются на входы N волоконно-оптических брегговских датчиков и на входы М многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера. Вышеуказанные оптические сигналы, отраженные от волоконно-оптических брегговских датчиков и преобразованные в многовитковых волоконно-оптических датчиках на внутрисветовом эффекте Доплера, последовательно во времени через блок 1 поступают на оптический вход блока 3. При воздействии внешних нагрузок изменяется спектр отраженного от них оптического излучения. Изменение спектра отраженного излучения несет информацию о механических нагрузках на контролируемые участки конструкций, причем каждому датчику соответствует определенная полоса спектра излучения блока 2. В блоке 3 отражения оптического излучения от каждого датчика преобразуются в цифровой сигнал и поступают в блок 4, где каждый сигнал анализируется путем пересчета изменения спектра оптического сигнала в действующую нагрузку по ранее известным зависимостям, получаемым при тарировке датчиков. Полученные данные о нагрузках в блоке 4 хранятся и последовательно выдаются по определенному протоколу по цифровой линии во внешние устройства. Блок 4 обеспечивает последовательное подключение узкополосных сигналов, формируемых блоком 2 к каждому датчику, причем в каждый момент времени в зависимости от излучаемой блоком 2 узкой полосы сигнала будет подключен только один из датчиков, настроенный на излучаемую полосу частот.
Таким образом, использование в устройстве двух типов оптических датчиков позволяет увеличить контролируемую площадь конструкции, повысить достоверность контроля напряженно-деформируемых состояний конструкции и уменьшить количество используемых брегговских датчиков.
Claims (1)
- Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата, содержащее измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа и блок хранения и анализа информации, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом блока источника света, первый выход блока хранения и анализа информации подключен к второму входу блока волоконно-оптической коммутации, второй вход/выход блока хранения и анализа информации соединен с входом/выходом блока спектрального анализа, вход последнего подключен к выходу блока волоконно-оптической коммутации, первый вход последнего соединен с выходом блока источника света, причем к измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы волоконно-оптических брегговских датчиков, отличающееся тем, что к дополнительным измерительным входам/выходам блока волоконно-оптической коммутации подключены каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117057A RU2621931C1 (ru) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117057A RU2621931C1 (ru) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2621931C1 true RU2621931C1 (ru) | 2017-06-08 |
Family
ID=59032242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016117057A RU2621931C1 (ru) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2621931C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4466738A (en) * | 1982-08-23 | 1984-08-21 | Lockheed Missiles & Space Co. | Vibration sensor |
| US6647800B2 (en) * | 2000-11-01 | 2003-11-18 | Mcmaster University | Temperature insensitive fiber-optic torque and strain sensor |
| RU2510609C2 (ru) * | 2012-07-27 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Устройство оптической идентификации измерительных каналов системы встроенного неразрушающего контроля на основе волоконно-оптических брэгговских датчиков |
| RU2544028C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инновационный центр "Институт развития исследований, разработок и трансферта технологий", (ООО НИЦ "ИРТ") | Система контроля технического состояния конструкций летательного аппарата (варианты) |
| RU157556U1 (ru) * | 2015-07-28 | 2015-12-10 | Александр Николаевич Наумов | Волоконно-оптический сенсор распределения давления |
-
2016
- 2016-04-28 RU RU2016117057A patent/RU2621931C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4466738A (en) * | 1982-08-23 | 1984-08-21 | Lockheed Missiles & Space Co. | Vibration sensor |
| US6647800B2 (en) * | 2000-11-01 | 2003-11-18 | Mcmaster University | Temperature insensitive fiber-optic torque and strain sensor |
| RU2510609C2 (ru) * | 2012-07-27 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Устройство оптической идентификации измерительных каналов системы встроенного неразрушающего контроля на основе волоконно-оптических брэгговских датчиков |
| RU2544028C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инновационный центр "Институт развития исследований, разработок и трансферта технологий", (ООО НИЦ "ИРТ") | Система контроля технического состояния конструкций летательного аппарата (варианты) |
| RU157556U1 (ru) * | 2015-07-28 | 2015-12-10 | Александр Николаевич Наумов | Волоконно-оптический сенсор распределения давления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7060967B2 (en) | Optical wavelength interrogator | |
| US10731969B2 (en) | In-line fiber sensing, noise cancellation and strain detection | |
| CA2509187C (en) | Optical wavelength determination using multiple measurable features | |
| CA2288746C (en) | Distributed sensing system | |
| US6525308B1 (en) | Apparatus and method for wavelength detection with fiber bragg grating sensors | |
| US8734011B2 (en) | Distributed optical fiber temperature sensor based on optical fiber delay | |
| CN102762952A (zh) | 光纤管线监测系统及使用其的方法 | |
| US9664506B2 (en) | High speed and high spatial density parameter measurement using fiber optic sensing technology | |
| JP2013127479A (ja) | 光ファイバ位置特定のための光学マーキング部を備えた光ファイバセンサおよび光ファイバセンサの計測方法と光ファイバセンサ装置 | |
| EP2980537B1 (en) | Multi-peak reference grating | |
| CN103308144A (zh) | 光纤布拉格光栅振动传感测量系统及使用方法 | |
| Niewczas et al. | Performance analysis of the fiber Bragg grating interrogation system based on an arrayed waveguide grating | |
| CN114111909A (zh) | 一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅温度、应力双参数一体式传感及解调系统 | |
| EA201401315A1 (ru) | Устройство оптической идентификации измерительных каналов системы встроенного неразрушающего контроля на основе волоконно-оптических брэгговских датчиков | |
| JP2005315635A (ja) | ファイバブラッググレーティング物理量計測装置 | |
| RU2377497C1 (ru) | Устройство для измерения деформаций на основе квазираспределенных волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках | |
| RU2621931C1 (ru) | Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата | |
| US11002573B2 (en) | Optical sensor system | |
| RU2608394C1 (ru) | Устройство для измерения параметров физических полей | |
| Lipatnikov et al. | Fiber-Оptic Vibration Sensor «VIB-A» | |
| RU161644U1 (ru) | Устройство для измерения параметров физических полей | |
| EP3070437A1 (en) | Measurement system and method to interrogate birefringent optical sensors with a frequency swept source based interrogator | |
| JP2007205783A (ja) | 反射スペクトラム測定システム | |
| RU191082U1 (ru) | Самокалибрующийся анализатор сигналов волоконно-оптических датчиков на основе волоконных брэгговских решеток | |
| RU192705U1 (ru) | Многоканальный анализатор сигналов волоконно-оптических датчиков на основе волоконных брэгговских решеток |