1、电气工程学院 测试计量技术 及 仪器专业 姓名： 导师： 8888888888888中 的研究 绪论 方案设计 FBG传感特性研究 传感网络优化配置研究 缺陷检测验证实验 总结与展望 选题背景 复合材料 强度高 寿命长 质量轻 安全性好 先进复合材料能够 满足航天技术轻量化、长寿命和高 可靠 性 的要求，成为 航天技术领域不可 缺少材料 。 由于 结构设计和 工艺需要 ， 复合材料 通常采用 离 型制造 后装配，机体 连接必不可少。 胶接利于 减轻结构重量、均匀应力分布、提高抗疲劳强度和抗腐蚀性 能 等优点，是复合材料构件连接的重要方法。 研究意义 气泡 冲击 脱粘 断裂 粘接层 在制造和服役
2、过程中的缺陷和损伤不可避免 ， 胶层缺陷损伤会导致航天器故障 ， 甚至造成严重的后果 ， 因此 胶接质量的 监测 具有 重要 意义 。 理论基础 光纤光栅传感 原理 入 射 光反 射 光 光 栅包 层纤 芯透 射 光I入 射 光 谱I透 射 光 谱I反 射 光 谱 ef fB n2光纤 光栅传感器 体积小 ， 易于埋入结构体内部； 重量轻 、 复用能力强 ，即使大量铺设网络 ， 对大型航空航天设备结构中对结构体整体质量影响微乎其微； 抗电磁干扰性优 ， 尤其是空间复杂环境下仍能保证较高检测灵敏度 。 光纤光栅谐振 方程： 国内外研究现状 1990年 ， 首次 将光纤光栅传感器埋入复合材料 中
3、， FBG在航空航天健康监测领域 开始 应用 。 1998年 ， 德国研究人员将 FBG传感器粘贴于碳纤维增强塑料材料的机翼表面 ， 成功 监测机翼的疲劳特性 2004年 ， 日本人应用 FBG传感器埋入碳纤维增强复合材料夹层 中 接收 压电陶瓷 驱动器发射 弹性波 ， 成功实现航空用复合材料 内部损伤的检测 2009年 ， 常琦等人采用 FBG传感器测量结构应变场分布 ，大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构进行损伤监测 研究 。 2015年 ， Shrestha P等人对飞行器表面低速冲击进行损伤识别研究 ， 将 FBG传感器埋入复合材料结构以实现低速冲击定位检测 利用光纤光栅传感分析系统平台
4、对课题提方案进行可行性验证 ， 研究 静载 作用下的力学参量与 FBG传感器中心波长的关系 ； 采用有限元分析方法模拟对 FBG传感器的应变传递特性和敏感范围进行研究，建立FBG传感器复合材料胶层 的 应变感知 模型 ； 采用粒子群优化算法对 FBG传感器进行 优化配置研究 ， 研究粒子 群优化算法中种群数量、初始化条件等因素对优化结果的影响； 进行 复合材料缺陷检测实验 ， 验证 FBG传感器网络配置效果，为 FBG传感器网络的优化设计提供依据。 1 3 2 4 主要工作 技术难点： Pm量级光谱信号的获取； 被测材料力学特性复杂，同时受到边界效应的影响，传输过程中有扩散、散射及被介质吸收； 信号传感器敏感范围各向异性，加大优化配置难度。 创新点： 针对相对较厚、强吸声、隔热特性复合材料胶层结构，研究 FBG传感器的波长偏移与载荷关系特性，采用仿真分析平板结构和实验验证获得 FBG传感器感知模型。 通过寻找和改进智能优化算法以更好地收敛精度和速度实现传感器布置最优，并通过优化配置实现复合材料胶层缺陷的有效监测。 技术难点与创新点
