基于光纤传感技术的复合材料板低速冲击信号方向判别.pdf

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1、90传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第l2期基于光纤传感技术的复合材料板低速冲击信号方向判别陆观，徐一呜，邱自学，梁大开。，邓勇，袁江(1．南通大学机械工程学院，江苏南通226019；2．南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室，江苏南京210016；3．江苏华宇印涂设备集团有限公司，江苏南通226000)摘要：为了准确识别复合材料板低速冲击信号，搭建了基于光纤Bragg光栅(FBG)传感器应变敏感特性的复合材料板冲击监测系统，分析了基于经验模态分解(EMD)的冲击信号特征提取方法，研究

2、了基于信号特征提取的冲击信号方向判别。通过试验监测了在距离相等的情况下与传感器轴向角度为0。，15。，3O。，45。，60。，75。，90。方向的冲击信号，分析得出冲击信号方向与EMD所得特征值呈余弦关系。结果表明：利用光纤传感技术和EMD法可精确判别低速冲击信号方向。关键词：复合材料板；光纤Bragg光栅；低速冲击；经验模态分解；方向判别中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1000_9787(2013)12-0090-03b一i●~nald1i●rect·i●Onrecogni●t·i‘on0tncompos‘it·eOlat·eand'er’lowvel’

3、oci-tyi●mpact·D●ased10noDt·i■cal’Il1Dersensl●ngt·ec1l1nol’ogyLUGuan。，XUYi—ming，QIUZi—xue，LIANGDa—kai，DENGYong，YUANJiang(1．SchoolofMechanicalEngineering，NantongUniversity，Nantong226019，China；2．AeronauticKeyLaboratoryforSmartMaterialsandStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronaut

4、ics，Nanjing210016，China；3．JiangsuHuayuPrintingandCoatingEquipmentCoLtd，Nantong226000，China)Abstract：Inordertodiscriminatesignalsunderlowvelocityimpactofcompositeplateaccurately，nilimpactmonitoringsystemforcompositeplatebasedonstrainsensitivecharacteristicoffiberBragggrating(FBG)sensorise

5、stablished，featureextractionmethodforimpactsignals，basedonempiricalmodedecomposition(EMD)isanalyzed，anddirectiondiscriminationmethodforimpactsignalbasedonsignalfeatureextractionisresearched．Theexperimentisconductedtomonitortheimpactsignalswithanglesof0。，15。，30。，45。，60。，75。and90。tothesens

6、oraxialdirectioninequaldistance，andobtainthecosinerelationshipbetweenimpactsignaldirectionsandEMDcharacteristicsvalue．TheexperimentalresultsshowthatusingFBGtechnologyandEMDmethodcanrecognizeaccuratelysignaldirectionunderlowvelocityimpact．Keywords：compositeplate；fiberBragggrating(FBG)；low

7、velocityimpact；empiricalmodedecomposition(EMD)；directionrecognition0引言击损伤的报道在国内外较多，其中，ChambersAR等研究复合材料在各领域的应用日益广泛。由于使用、维护人员利用FBG传感器监测残余应变，该残余应变由0．33g过程中复合材料结构易于受到低速冲击且抗冲击性能差，的低能量冲击造成；PropstA等研究人员利用解调仪监结构容易产生损伤、承载能力下降J，因此，对复合材料测复合材料板冲击损伤的发生和发展过程；Frieden等结构的冲击损伤研究十分重要。研究人员