基于FBG传感器的固体火箭发动机结构健康监测技术 .pdfVIP

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２００６年ｌ２月强度与环境ＤｅＣ．２０ｏ６

第３３卷第４期ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ＆ＥＮＶｍＯＮＭＥＮＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏ１．３３，Ｎｏ．４

基于ＦＢＧ传感器的固体火箭

发动机结构健康监测技术

常新龙郭风华李进军

（第二炮兵工程学院，陕西西安７１００２５）

摘要：讨论光纤布拉格光栅（ＦＡＧ）传感技术用于固体火箭发动机结构应变场、温度场和损伤状况健康监

测的可行性。分析了利用ＦＢＧ传感器组成固体火箭发动机结构健康监测系统的关键技术问题，包括光

纤传感器的工艺集成，光纤传感网络的最优化布置，分布式传感器信号的解耦与处理等，并给出一些研究

结论和初步解决方案。基于ＦＢＧ传感器的健康监测系统在固体火箭发动机领域显示了良好的应用前景。

关键词：光纤光栅传感器；健康监测；固体火箭发动机

中图分类号：Ｖ４３５文献标识码：Ａ文章编号：１００６－３９１９（２００６）０４－００１７－０６

Ｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｂａｓｅｄｏｎｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｉｎｇ

ＣＨＡＮＧＸｉｎ－－ｌｏｎｇＧＵＯＦｅｎｇ－－ｈｕａＬＩＪｉｎ－ｊｕｎ

（ｘｉ’ａｌｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔ．０ｆＨｉ—ＴｅｃｈＨｏｎｇｑｉｎｇＴｏｗｎ，Ｘｉ’ａｎ７１￣Ｙ２５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｆｉｔｙｏｆａｐｐｌｙｉｎｇｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓｓｅｎｓｉｎｇｏｎｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｍｏｔｏｒ（ＳＲＭ）

ｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｔｒａｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｄａｍａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｋｅｙ

ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｓｆｈｅａｌｈｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒＳＲＭｂａｓｅｄｏｎｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓＳ￣ｔＩＩＢ０１＂Ｓ，ｓｕｃｈａｓｈｔｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆ

ｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓ８ｃｎｓｏＩ￣ｉｎｔｏｈｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｔｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｈｔｅｓｉｇｎａｌｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆ

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍ，ａｒｃａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓａｒｃａｌｓｏｇｉｖｅｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｏ１￣ｉ￣ｇｒａｔｉｎｇｓｅｍｉｎｇ￣ｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．ｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｍｏｔｏｒ

１引言

先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结

构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，在航空航天领域已得到广泛应用，对于固

体火箭发动机而言，复合材料的用量及其性能水平已成为衡量其先进性的重要标志…。另一方面，

复合材料具有非均质、各向异性、工艺离散性大等特点，复合材料固体火箭发动机结构在成型过

程中由于工艺原因和人为因素，易在内部形成孔隙、夹杂、分层等缺陷；在运输和储存过程中可

能因碰撞、操作失误、过载、腐蚀、环境老化等原因导致结构内部产生断裂、分层、裂纹、脱粘

收稿日期：２００６－０３．２ｏ；修回日期：２００６－０６—２９

作者简介：常新龙（１９６５．），男，教授，研究方向；火箭发动机失效物理与可靠性ｌ（７１００２５）陕西西安第二

炮兵工程学院２０３教研室。