第二光纤耦合器的各个对应端口，第一光纤耦合器、第二光纤耦合器连 接光纤光栅解调仪；
[0022] (4)使连续的激光信号进入耦合器后，分别通过两端引线进入阵列式光纤光栅传 感器区，经反射后的信号返回第一光纤耦合器、第二光纤耦合器，经第一光纤耦合器、第二 光纤耦合器再次返回光纤光栅解调仪，光信号被解调成数字信号进入处理器；
[0023] (5)处理器的几何建模模块，对复合材料结构件建模，在复合材料几何模型中准确 标出光栅单元的位置，信号解析模块分析光纤光栅解调仪传输过来的光栅数字信号，运算 处理得到复合材料应变和应力变化，将其和复合材料损伤数据库对比，以判定损伤类型和 损伤程度，利用冲击损伤反演图形界面反演出复合材料冲击损伤三维分布情况并显示。
[0024] 所述步骤（1)中，阵列式光纤光栅从一端到另一端引线的光栅单元依次标记为1 至η，且中心波长依次增加。
[0025] 所述步骤（2)中，在复合材料固化成型前，将光纤光栅传感器铺在复合材料结构 件内部，为了保证光纤光栅传感器的性能稳定和存活率，光纤的铺设方向与紧邻的复合材 料纤维铺层角度相同。
[0026] 所述步骤（5)中，对光栅两引线的光栅信号的处理具有选择性，鸟撞、飞石、冰雹 等冲击由于速度和能量不同，对复合材料产生的冲击损伤也不同，能量较低时，复合材料结 构完好，光栅完好，光纤两端引线采集到的光栅传感器单元信号相同，可采用任意一端信号 检测。冲击能量较高时，复合材料损伤严重导致光纤断裂，这种情况下一个双引线光纤变成 两个单引线光纤，保证光纤光栅传感器遭受冲击损伤后，即便光纤断裂依然可以进行检测 并传递信号，此时两引线两端信号均要由处理器处理。
[0027] 所述步骤（5)的具体分析方法为：阵列式光纤光栅传感器通过测量光栅中心波长 的漂移实现对被测量的检测，表示光栅中心波长及其随应力与温度的漂移，根据其推导出 应力和温度响应条件，忽略考虑温度对冲击损伤的影响，表示复合材料应变和复合材料应 力。
[0028] 所述步骤（5)的具体分析方法为：阵列式光纤光栅传感器通过测量光栅中心波长 的漂移实现对被测量的检测，光栅中心波长λ Β表示为：
[0029] λΒ=2ηΛ
[0030] 其中，λ Β为光栅的中心波长；Λ为光栅周期；η为光栅折射率；
[0031] 入8随应力与温度的漂移为：
[0032]
[0033] 其中，Δ λ#光纤光栅中心波长变化量；ε为外加应变；P u为光纤的光弹张量 系数；V为光纤材料的泊松比；α为光纤材料的热膨胀系数；△ T为温度变化量；
[0034] 结合上面两公式推导出应力和温度响应条件，如下式：
[0035]
[0036] 式中，Kt为光纤光栅中心波长漂移的温度灵敏系数；Κ Ε为光纤光栅中心波长漂移 的应变灵敏系数；
[0037] 冲击过程复合材料温度变化不大，不用考虑温度对冲击损伤的影响，复合材料应 变：
[0038]
[0039] 复合材料应力由模量和应变乘积得到：
[0040] σ = E ε 。
[0041] 本发明的有益效果为：
[0042] (1)本发明提供了一种复合材料冲击损伤在线检测装置，解决了冲击过程短暂难 以捕捉、冲击损毁传感器、电磁场干扰等使复合材料冲击损伤难以在线检测的问题；
[0043] (2)本发明采用双引线光纤光栅传感器，对复合材料结构件强度和刚度基本不产 生影响，同时可以检测复合材料内部损伤。遭受剧烈冲击损伤后，双引线光纤光栅传感器可 以变成两个独立的单引线光纤光栅传感器，在复合材料结构件遭受损伤后，存活的光纤光 栅传感器依然可以正常工作；
[0044] (3)本发明提供了复合材料冲击损伤在线检测和信号处理的方法，通过建立复合 材料结构件的几何模型，利用光栅检测信号，通过数据库比对，确定复合材料在光栅单元区 的冲击损伤类型和损伤程度，然后映射到复合材料结构件的三维模型上，能够直观立体显 示复合材料结构件的损伤程度分布；
[0045] (4)本发明除了可以进行冲击损伤在线检测以外，还可以用于复合材料准静压、疲 劳、振动等损伤的在线检测。
【附图说明】
[0046] 图1为双引线光纤光栅遭受冲击后变成两个独立的单引线光纤光栅示意图；
[0047] 图2为复合材料结构件冲击损伤的光纤光栅在线检测装置示意图；
[0048] 图3为复合材料结构件在遭受冲击过程时光栅测量的应变-时间关系曲线。
【具体实施方式】：
[0049] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0050] -种复合材料冲击损伤在线检测装置，其原理是利用双引线阵列式光纤光栅为传 感器，实时监测复合材料结构件遭受冲击过程的结构应变，通过冲击损伤的计算机辅助检 测软件处理Bragg光栅信号，判断冲击损伤类型和损伤的位置，并计算冲击损伤的程度。
[0051] 选用双引线光纤光栅作为传感器的优势主要是：光纤光栅采用双引线结构，遭受 冲击断裂后，1条双引线光纤光栅传感器可以变成2条单引线光纤光栅传感器，依然可以发 挥传感器作用。光纤光栅直径仅相当于碳纤维直径的数倍，埋入纤维复合材料内部几乎对 复合材料性能不产生影响。光纤光栅采用光信号为检测信号源，信号稳定，不易受外界电磁 干扰。
[0052] 本装置具体结构主要包括：双引线阵列式光纤光栅、光纤耦合器、光纤光栅解调仪 (内置激光器）、计算机等。
[0053] 光纤光栅解调仪内置激光器产生激光信号，分A、B两路径经过传导光纤进入光纤 耦合器A和光纤耦合器B。光纤耦合器A连接双引线光纤光栅的A端引线；光纤耦合器B连 接双引线光纤光栅的B端引线，形成两个兼具激光入射和反射的端口。光纤光栅预埋在复 合材料内部，激光信号与光栅相互作用后，反射激光分别通过A、B引线再次进入光纤耦合 器A、B，出耦合器的光信号进入光纤光栅解调仪，完成信号解调，光信号解调成计算机可以 识别的数字信号，经过冲击损伤的计算机辅助检测软件的加工处理，在计算机中形成损伤 类型、损伤程度及其分布的结果，并输出显示。
[0054] 连续光纤光栅解调仪内置激光器可以产生连续调频激光，激光信号通过引线进入 Bragg光栅，形成稳定的反射信号。
[0055] 双引线阵列式光纤光栅，优选包层直径35-45微米甚至更细径的光纤制作阵列式 光纤光栅，更细直径的光栅可以更大程度地减少光纤包埋对复合材料强度和刚度的影响。
[0056] 每条光纤上刻制1-20个不同中心波长的光栅单元，优选为6-16个光栅单元，每个 光栅单元均是一个独立的传感器单元，多条刻制了多个光栅的光纤可构成光纤光栅传感器 阵列。
[0057] 双引线阵列式光纤光栅为双引线结构，即每个光栅都有两条引线相连，每个光栅 都有两条光路，即使在复合材料遭遇冲击过程中光纤损毁断裂，只要光栅还有一条引线与 外部检测系统连接，就可以保持光栅通路，保证光纤光栅的存活和检测信号的传递。双引线