一种基于FBG光纤传感的界面脱粘检测方法与流程
本发明涉及界面脱粘原理检测方法领域，尤其涉及一种基于fbg光纤传感技术的、能通过人工依次放置相同重量的砝码于载荷加载系统上达到施力效果，进行了脱粘原理试验、可应用范围广泛的界面脱粘检测方法。
背景技术：
利用光纤传感器实现固体火箭脱粘方面的检测，根据采集的数据来检测粘接界面上的应变变化来检测界面是否脱粘一直是航天领域的难点。
现有技术中一般采用ct扫描的方法来获得界面脱粘与否的直观图片，但是这种检测方法无法检测界面受力和发展趋势。此外，ct扫描的方法只能定性判断界面的脱粘，不能够定量的监测，且不具有远距离测量和长期测量的功能，无法适用于固体火箭脱粘应变测量领域。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于fbg光纤传感的界面脱粘检测方法，其通过光线光栅传感的测量方法，可以模拟界面粘接，能够方便、安全、可调地实现界面受力，为界面脱粘检测提供基本条件，并且可以实现界面应变的全方位长期测量，使测量结果准确可靠，适用于固体火箭脱粘应变测量领域。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于fbg光纤传感的界面脱粘检测方法，包括如下步骤：
s1、将用于支撑固定界面脱粘检测试验装置的底座及副架置于地面，通过三种不同型号的螺栓将角接座的下端面固定在底座的上端，然后将施力杆组件安插在第一副架上的滑槽中，施力杆组件下端垫有支撑块，角接座侧断面上安装的第一基板与施礼杆组件末端安装的第二基板组成界面模拟板；
s2、将加力杆的一端通过销轴固定在第一副架上的滑槽中，另一端安插在第二副架上的滑槽中，在加力杆的下端通过螺栓固定连接一个滚轮座，滚轮座上通过传力销轴安装一个活动触头，使活动触头的下端顶在施力杆组件的上端面；
s3、在第二副架上端的空心槽底部里安装一个砝码芯轴座，在空心槽侧壁上固定安装一个导向管，导向管的侧壁上固定安装一个堵盖，然后将砝码芯轴通过导向管与堵盖插接至砝码芯轴座上；
s4、为实现精确的应变测量，将光纤光栅传感器按照不同的方向布置在固定界面模拟板上，待其稳定后通过螺母将其固定在界面施力系统上，通过人工依次放置相同重量的砝码于载荷加载系统上达到施力效果，采集相应的信号；
s5、绘制出试验装置的受力分析图，计算加载过程中以光纤光栅传感器断裂时获取的监测点数据，通过界面内剪切应力ε可表示为：
优选地，所述步骤s1中三种不同型号的螺栓型号分别为gb_fastener_bolt_hhbftcm16x60-n、gb_fastener_nut_snc1m16-n和gb_fastener_washersmwc16，且三种螺栓的使用数量分别为12、12和24个。
优选地，所述步骤s2中用于固定滚轮座的螺栓的型号为gb_fastener_bolt_hhbftcm14x30-n，且该型号的螺栓使用数量为2个。
优选地，所述步骤s3中第二副架上的滑槽与空心槽连通，砝码芯轴座固定连接在加力杆的上端，砝码芯轴与堵盖紧密贴合，且砝码芯轴可在导向管内沿竖直方向滑动，且砝码芯轴座为软质胶材料制成，砝码芯轴在最大受力时的滑动冲击不会对砝码芯轴座造成损坏。
优选地，所述步骤s4中在将光纤光栅传感器布置在固定界面模拟板上之前，需要对固定界面模拟版进行清洗擦拭，保证固定界面模拟板处于表面无污渍状态，在将光纤光栅传感器布置在界面模拟板上之后，需要使用水平检测仪检测光纤光栅传感器是否处于水平状态，若光纤光栅传感器未处于水平状态，则将其调整固定至水平状态。
优选地，所述步骤s4中的砝码数量设置为6个，其质量相同，形状为盘形，在试验时需要按每次数量递增1个的方式在砝码芯轴上进行砝码放置，且进行砝码放置时要轻拿轻放，将砝码中心孔对准砝码芯轴放置，砝码表面需要清洁干净，使砝码质量处于标准状态。
优选地，所述步骤s5中在获取监测点数据时，应进行多方位、多监测点、多角度测量，从众多测量获得的监测点数据中找出最大应变值。
优选地，所述步骤s5中的拉伸应力和剪切应力计算使用计算软件完成，并将计算结果拟合成二维曲线图，，对比分析二维曲线图，得出实验结果。
优选地，所述步骤s1中的底座在进行放置时，先在底座内部安装8个槽钢加强筋，且所述槽钢加强筋与第一副架、第二副架以及三种不同型号螺栓呈交错排列。
本发明具有以下有益效果：
1、光纤传感应变测量方法适用于远距离测量、实时测量和长期测量，因此本发明提出的检测方法可以进行远距离测量、实时测量和长期测量，适用于固体火箭脱粘应变测量领域；
2、本发明提出的检测方法只需操作人员进行加减砝码的工作，计算机绘图工作由计算软件辅助完成，操作简单、应用范围广、安全性和可控性强；
3、本发明提出的检测方法利用了光纤的分布式、可多点、多方向测量的特性，实现了界面应变的全方位测量，使测量结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于fbg光纤传感的界面脱粘检测方法的部分通道实验结果应变曲线图；
图2为本发明提出的一种基于fbg光纤传感的界面脱粘检测方法的受力分析示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种基于fbg光纤传感的界面脱粘检测方法，包括如下步骤：
s1、将用于支撑固定界面脱粘检测试验装置的底座及副架置于地面，通过三种不同型号的螺栓将角接座的下端面固定在底座的上端，然后将施力杆组件安插在第一副架上的滑槽中，施力杆组件下端垫有支撑块，角接座侧断面上安装的第一基板与施礼杆组件末端安装的第二基板组成界面模拟板；
s2、将加力杆的一端通过销轴固定在第一副架上的滑槽中，另一端安插在第二副架上的滑槽中，在加力杆的下端通过螺栓固定连接一个滚轮座，滚轮座上通过传力销轴安装一个活动触头，使活动触头的下端顶在施力杆组件的上端面；
s3、在第二副架上端的空心槽底部里安装一个砝码芯轴座，在空心槽侧壁上固定安装一个导向管，导向管的侧壁上固定安装一个堵盖，然后将砝码芯轴通过导向管与堵盖插接至砝码芯轴座上；
s4、为实现精确的应变测量，将光纤光栅传感器按照不同的方向布置在固定界面模拟板上，待其稳定后通过螺母将其固定在界面施力系统上，通过人工依次放置相同重量的砝码于载荷加载系统上达到施力效果，采集相应的信号；
s5、绘制出试验装置的受力分析图，计算加载过程中以光纤光栅传感器断裂时获取的监测点数据，通过界面内剪切应力ε可表示为：
步骤s1中三种不同型号的螺栓型号分别为gb_fastener_bolt_hhbftcm16x60-n、gb_fastener_nut_snc1m16-n和gb_fastener_washersmwc16，且三种螺栓的使用数量分别为12、12和24个。
步骤s2中用于固定滚轮座的螺栓的型号为gb_fastener_bolt_hhbftcm14x30-n，且该型号的螺栓使用数量为2个。
步骤s3中第二副架上的滑槽与空心槽连通，砝码芯轴座固定连接在加力杆的上端，砝码芯轴与堵盖紧密贴合，且砝码芯轴可在导向管内沿竖直方向滑动，且砝码芯轴座为软质胶材料制成，砝码芯轴在最大受力时的滑动冲击不会对砝码芯轴座造成损坏。
步骤s4中在将光纤光栅传感器布置在固定界面模拟板上之前，需要对固定界面模拟版进行清洗擦拭，保证固定界面模拟板处于表面无污渍状态，在将光纤光栅传感器布置在界面模拟板上之后，需要使用水平检测仪检测光纤光栅传感器是否处于水平状态，若光纤光栅传感器未处于水平状态，则需要将其调整固定至水平状态再进行下步操作。
步骤s4中的砝码数量设置为6个，其质量相同，形状为盘形，在试验时需要按每次数量递增1个的方式在砝码芯轴上进行砝码放置，且进行砝码放置时要轻拿轻放，将砝码中心孔对准砝码芯轴放置，砝码表面需要清洁干净，使砝码质量处于标准状态。
步骤s5中在获取监测点数据时，应进行多方位、多监测点、多角度测量，从众多测量获得的监测点数据中找出最大应变值。
步骤s5中的拉伸应力和剪切应力计算使用计算软件完成，并将计算结果拟合成二维曲线图，对比分析二维曲线图，得出实验结果。
步骤s1中的底座在进行放置时，先在底座内部安装8个槽钢加强筋，且槽钢加强筋与第一副架、第二副架以及三种不同型号螺栓呈交错排列。
计算加载过程中以及光纤光栅传感器模拟界面断裂时获取的监测点数据，根据公式得到界面的最大拉伸应力及剪切应力，包括：依据对于界面脱粘检测数据的需求，多点监测点测量界面粘接应变，分布式多点监测界面粘接应变。
计算加载过程中以及光纤光栅传感器模拟界面断裂时获取的监测点数据，根据公式得到界面的最大拉伸应力及剪切应力，包括：依据对于界面脱粘检测数据的需求，实现平面内不同方向的应变测量，包括但不限于水平、竖直、45°角方向的测量。
计算加载过程中以及光纤光栅传感器模拟界面断裂时获取的监测点数据，根据公式得到界面的最大拉伸应力及剪切应力，包括：依据对于界面脱粘检测数据的需求，优化监测点布局，测量核心关注区域的应变值。
本发明通过上述计算得到的各个最大拉伸应力及剪切应力值，实现了如光纤被拉断，可以通过光纤上各通道数据的有无来确定光纤拉断位置，并进一步确定界面开裂位置。
与现有检测方法相比，本发明提出的检测方法可以模拟界面粘接，能够方便、安全、可调地实现界面受力，为界面脱粘检测提供基本条件，并且可以实现界面应变的全方位长期测量，使测量结果准确可靠，适用于固体火箭脱粘应变测量领域，且本方法操作简单、应用范围广、安全性和可控性强。
此外，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的监测点数据采集、拉伸应力计算、剪切应力计算、受力分析图绘制和二维曲线图绘制中的部分或全部步骤。所述的存储介质可以为磁碟、光盘、只读存储记忆体rom或随机存储记忆体ram等。
在上述实施例中，可以全部或部分通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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