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基于时差辨识的机翼模型光纤冲击定位方法

Impact localization algorithm on wing model using optical fiber sensors based on time-difference identification

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【作者】 李彤韡曾捷张景川郭晓华熊稚莉贾鸿宇梁大开

【Author】 LI Tong-wei;ZENG Jie;ZHANG Jing-chuan;GUO Xiao-hua;XIONG Zhi-li;JIA Hong-yu;LIANG Da-kai;State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics;Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,China Aerospace Science and Technology Corporation;Comprehensive Aviation Science and Technology Key Laboratory of Aviation Mechanical and Electrical System;

【机构】 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室中国空间技术研究院北京卫星环境工程研究所航空机电系统综合航空科技重点实验室

【摘要】 针对机翼结构低速冲击载荷定位需求,提出了一种基于时差辨识的冲击载荷定位方法。首先采用Teager能量算子处理冲击响应信号,以提升响应信号时间分辨能力;在此基础上,给出了基于时差二分原理的冲击区域定位方法以及基于时差曲线拟合的冲击坐标计算方法。构建基于机翼模型的分布式光纤监测系统,分别实现针对冲击载荷的区域定位与精确坐标预测。试验结果表明:在长为120cm的大展弦比机翼模型上随机选取5个测试点进行低速冲击定位识别,实现了所有冲击测试点的区域辨识,正确率高达100%;坐标定位的平均误差为8.4cm。本文方法仅利用5个光纤布拉格光栅(FBG)传感器和低采样率FBG信号采集系统能够有效地实现冲击载荷位置辨识,具有监测网络简洁、辨识快速和实用性强等特点。

【Abstract】 Aiming at low speed impact load positioning,an impact localization algorithm based on timedifference identification is presented.Firstly,Teager energy operator is used to process the response signal for improving time resolution capability.Then,the impact area location method based on dichotomy of time-difference and impact coordinate calculation method based on time-difference curve fitting are suggested.Finally,by building an impact monitoring system of wing model based on distributed optical fiber,regional identification and accurate coordinates prediction of impact load are realized respectively.The results show that for 5 random impact points on the 120 cm-long high aspect ratio wings model,all areas of impact points can be identified correctly,and the average error of coordinates identification is 8.4 cm.The method can effectively realize the impact load location identification by using 5 fiber Bragg grating(FBG)sensors and a low sampling rate FBG signal acquisition system,and it has merits,such as simple monitoring network,fast identification capability and high parcticability.

【基金】 国家自然科学基金-联合基金项目(U1537102);CAST-BISEE基金;航空科学基金(20152852036);江苏省产学研联合创新基金(BY2014003-01);机械结构力学及控制国家重点实验室开放基金(MCMS-0516K01);中央高校基本科研业务费专项基金(NS2016004);江苏高校优势学科建设工程基金资助项目
  • 【文献出处】 光电子·激光 ,Journal of Optoelectronics·Laser , 编辑部邮箱 ,2017年12期
  • 【分类号】V214;V267
  • 【被引频次】3
  • 【下载频次】130
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