基于FBG應(yīng)變花的發(fā)射平臺(tái)行走裝置在線監(jiān)測研究

朱超杰 孝春成 劉硯濤 吳彥增 郝培言 丁文祺

基于FBG應(yīng)變花的發(fā)射平臺(tái)行走裝置在線監(jiān)測研究

朱超杰1孝春成1劉硯濤1吳彥增2郝培言1丁文祺1

（1北京強(qiáng)度環(huán)境研究所，北京 100076；2北京電子工程總體研究所，北京 100854）

作為火箭轉(zhuǎn)運(yùn)和發(fā)射過程中的關(guān)鍵承載部位，行走裝置是發(fā)射平臺(tái)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，因此需要在線監(jiān)測結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的應(yīng)變等物理參數(shù)。傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變花存在傳輸線路復(fù)雜、不抗電磁干擾、長期穩(wěn)定性差等缺陷，難以適應(yīng)在發(fā)射平臺(tái)等惡劣環(huán)境的應(yīng)變監(jiān)測需要。本文基于FBG構(gòu)造了三向應(yīng)變花，搭建了行走裝置光纖應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)，完成了發(fā)射平臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)等過程中的應(yīng)力監(jiān)測，同時(shí)驗(yàn)證了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。系統(tǒng)有效解決了FBG溫度補(bǔ)償和在發(fā)射環(huán)境下存活的問題，適用于發(fā)射平臺(tái)應(yīng)力狀態(tài)在線監(jiān)測，具備一定的應(yīng)用價(jià)值。

FBG；應(yīng)變花；行走裝置；在線監(jiān)測

0 引言

活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)是運(yùn)載火箭發(fā)射支持系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備，隨著現(xiàn)階段火箭發(fā)射任務(wù)增加和發(fā)射間隔縮短，發(fā)射平臺(tái)往往在短期內(nèi)承擔(dān)多次發(fā)射任務(wù)，其長期健康狀態(tài)和穩(wěn)定性面臨一定的挑戰(zhàn)，亟需對(duì)其健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測[1-2]。行走裝置是火箭發(fā)射平臺(tái)的關(guān)鍵部位，在火箭轉(zhuǎn)運(yùn)、發(fā)射等活動(dòng)中是主要的承載結(jié)構(gòu)，其承載能力直接關(guān)系到發(fā)射任務(wù)的安全可靠進(jìn)行，監(jiān)測其應(yīng)力可以直接反映發(fā)射平臺(tái)的健康狀態(tài)[3]。

常用的應(yīng)力檢測手段是電阻應(yīng)變片，在常規(guī)試驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但電阻應(yīng)變片存在傳輸線路冗雜、不抗電磁干擾、長期穩(wěn)定性差等缺陷，越來越難以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的監(jiān)測需要?；鸺l(fā)射環(huán)境伴隨著高溫、高濕、高電磁干擾等惡劣條件，對(duì)新型檢測手段的需求尤其強(qiáng)烈[4-5]。

FBG（光纖布拉格光柵）作為一種新型傳感元件，其優(yōu)異的傳感性能被認(rèn)為十分適用于環(huán)境較為嚴(yán)酷的工程測量。與電阻應(yīng)變片相比，F(xiàn)BG具有抗電磁干擾、長期穩(wěn)定性強(qiáng)、耐高低溫等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其傳感系統(tǒng)線路簡單可靠，易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測量，在對(duì)環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高的航空航天等領(lǐng)域具備較高應(yīng)用價(jià)值[6]。但由于封裝方式、溫度交叉敏感等關(guān)鍵難點(diǎn)存在，F(xiàn)BG在航天工程應(yīng)用上的發(fā)展相對(duì)緩慢?，F(xiàn)階段，F(xiàn)BG的主要應(yīng)用方向?yàn)闇囟群蛻?yīng)變測量，而在相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)FBG應(yīng)變花和應(yīng)力監(jiān)測的介紹較為匱乏。

本文從光纖傳感原理出發(fā)，基于FBG構(gòu)造了三向應(yīng)變花，同時(shí)分析其溫度應(yīng)變交叉敏感機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了傳感器溫度準(zhǔn)確補(bǔ)償。在此基礎(chǔ)上搭建了火箭發(fā)射平臺(tái)行走裝置光纖應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，完成了行走裝置在火箭轉(zhuǎn)運(yùn)和發(fā)射前兩個(gè)工作狀態(tài)的應(yīng)力監(jiān)測試驗(yàn)。結(jié)果表明，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確獲取行走裝置應(yīng)變和溫度信息，并計(jì)算得到應(yīng)力數(shù)據(jù)，并在經(jīng)歷火箭發(fā)射環(huán)境后保持良好狀態(tài)。系統(tǒng)的成功應(yīng)用也對(duì)航天工程現(xiàn)場的光纖傳感系統(tǒng)搭建方法提供了大量數(shù)據(jù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 FBG傳感及補(bǔ)償原理

1.1 FBG傳感機(jī)理

用特定技術(shù)手段對(duì)光纖纖芯折射率進(jìn)行調(diào)制后，形成FBG。FBG可以反射特定中心波長的窄帶光，其反射波長與應(yīng)變和溫度表現(xiàn)出相關(guān)性，因此具有了傳感效應(yīng)。圖1為FBG基本傳感原理示意圖。

在常溫環(huán)境下，可以認(rèn)為FBG與溫度和應(yīng)變呈線性關(guān)系。式(1)為FBG應(yīng)變溫度傳感關(guān)系

根據(jù)式(1)可知，如果獲知了FBG反射中心波長變化量，即可得到溫度或應(yīng)變信息。但由于溫度和應(yīng)變同時(shí)影響FBG反射波長，實(shí)際應(yīng)用中需要實(shí)現(xiàn)FBG應(yīng)變溫度信息解耦。在應(yīng)變測試中，溫度補(bǔ)償是主要解耦方法。

圖1 FBG傳感原理

1.2 溫度補(bǔ)償方法

FBG溫度補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)是解耦測試信息中溫度引起的那部分影響，以得到應(yīng)變信息[7]。

1.2.1常用的溫度補(bǔ)償方法

常用的FBG溫度補(bǔ)償方法有參考光柵法、材料塊補(bǔ)償法和解方程法等。

參考光柵法是在應(yīng)變FBG附近，懸置補(bǔ)償FBG，補(bǔ)償FBG僅測量溫度變化，用應(yīng)變FBG與補(bǔ)償FBG相減即可得到應(yīng)變引起的波長變化。參考光柵法可以準(zhǔn)確測量結(jié)構(gòu)測點(diǎn)部位的溫度，但忽略了結(jié)構(gòu)自身的受熱膨脹，直接波長相減會(huì)帶來較大誤差，僅適用于溫度變化小且變化緩慢的應(yīng)用場景。

材料塊補(bǔ)償法考慮了結(jié)構(gòu)自身熱膨脹，將補(bǔ)償FBG粘貼在不受力的結(jié)構(gòu)同種材料塊上。這種方法考慮了結(jié)構(gòu)本身的受熱膨脹，對(duì)于溫度梯度小的環(huán)境具有較好的補(bǔ)償效果。但在局部溫差大的環(huán)境，補(bǔ)償塊與測點(diǎn)處溫度相差較大，同時(shí)會(huì)受到大型結(jié)構(gòu)溫度遲滯等效應(yīng)影響，產(chǎn)生較大誤差。

解方程法采用不同傳感系數(shù)的FBG同時(shí)粘貼在結(jié)構(gòu)上，但由于當(dāng)前FBG制造工藝和解調(diào)范圍的限制，還沒有較為成熟的應(yīng)用。

1.2.2改進(jìn)的溫度補(bǔ)償方法

本文基于發(fā)射平臺(tái)環(huán)境溫度變化大、變化快和溫度梯度顯著的特點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的溫度補(bǔ)償方法。改進(jìn)方法FBG布置示意如圖2所示。

圖2 改進(jìn)溫度補(bǔ)償方法

使用粘接劑將傳感FBG固定在結(jié)構(gòu)測點(diǎn)處，用來感受測點(diǎn)所受應(yīng)變及溫度；將溫度補(bǔ)償FBG穿過毛細(xì)不銹鋼管后布置在傳感FBG附近，以保證兩者在同一溫度場內(nèi)。

毛細(xì)不銹鋼管是保證改進(jìn)方法準(zhǔn)確的關(guān)鍵部件，具有兩個(gè)重要作用。第一，毛細(xì)不銹鋼管管壁薄、熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)，可以較為準(zhǔn)確感受測點(diǎn)附近溫度變化；第二，溫度補(bǔ)償FBG在毛細(xì)不銹鋼管內(nèi)處于一端固定一端自由的狀態(tài)，這種處理可以保證FBG在結(jié)構(gòu)本身受到外力作用時(shí)不受到牽引和擠壓，確保僅感受溫度信息。

將關(guān)系式(2)、(4)和(5)聯(lián)立即可得到，結(jié)構(gòu)測點(diǎn)處的機(jī)械應(yīng)變

改進(jìn)的溫度補(bǔ)償方法結(jié)合了參考光柵法和材料塊補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)，在考慮了結(jié)構(gòu)熱應(yīng)變的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證了補(bǔ)償FBG和傳感FBG處于相同溫度場，采用測試與計(jì)算相結(jié)合的方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

2 基于FBG的三向應(yīng)變花研究

目前，F(xiàn)BG的主要應(yīng)用場景是溫度和應(yīng)變測量，而在應(yīng)變測量中以單向應(yīng)變測量為主，在各類文獻(xiàn)中少有對(duì)FBG平面應(yīng)力測量的介紹。

2.1 光纖三向應(yīng)變花的幾種形式

為了保留FBG可以串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，這里討論的光纖三向應(yīng)變花均考慮為單根光纖上的布置形式，目前，兼顧了光纖最小折彎半徑和計(jì)算便利性的應(yīng)變花形式有三種，直角式、等腰直角式、等邊三角式，F(xiàn)BG三向應(yīng)變花示意如圖3所示。

圖3 FBG三向應(yīng)變花

2.2 直角型FBG應(yīng)變花應(yīng)力計(jì)算

3 行走裝置應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)

3.1 測點(diǎn)分布

此次在發(fā)射平臺(tái)的西南角行走裝置完成了應(yīng)力監(jiān)測。行走裝置及測點(diǎn)實(shí)物圖如圖4 a)所示。

共布置了十個(gè)測點(diǎn)，總計(jì)40個(gè)FBG傳感器，包含30個(gè)應(yīng)變傳感器和10個(gè)溫度補(bǔ)償傳感器（每個(gè)測點(diǎn)均有1個(gè)補(bǔ)償測點(diǎn)）。行走裝置10個(gè)正式測點(diǎn)編號(hào)和位置如圖4 b)所示，補(bǔ)償測點(diǎn)未列出。

圖4 行走裝置及測點(diǎn)示意圖

3.2 傳感器布置及防護(hù)

用于應(yīng)力監(jiān)測的FBG為普通聚酰亞胺涂覆的裸光柵，在布置之前，為便于現(xiàn)場布置FBG應(yīng)變花，預(yù)先將4個(gè)FBG等間隔熔接到一根光纖上，其中，3個(gè)FBG分別為FBG應(yīng)變花的a向、b向、c向，另一個(gè)FBG用于這三個(gè)傳感FBG的溫度補(bǔ)償。FBG應(yīng)變花實(shí)際布置如圖5所示。a向、b向、c向FBG分別呈0°、90°、45°方向排布，由于三根光纖交匯于一點(diǎn)，最上層的FBG與結(jié)構(gòu)之間會(huì)有較大間隙，不利于膠層傳遞應(yīng)變，因此柵區(qū)可以適當(dāng)遠(yuǎn)離交匯點(diǎn)。

全部測點(diǎn)的傳感器布置完成后，需要對(duì)傳感器區(qū)域及傳輸光纖區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)防護(hù)，以應(yīng)對(duì)機(jī)械損傷和發(fā)射場臺(tái)風(fēng)、高溫高濕等氣候環(huán)境。同時(shí)也要考慮熱防護(hù)，提高系統(tǒng)在發(fā)射時(shí)高熱流沖擊的環(huán)境下存活的概率。圖5為傳輸線路防護(hù)實(shí)物圖。

傳感器區(qū)域是重點(diǎn)防護(hù)對(duì)象，本文采用了三層防護(hù)策略，最內(nèi)層涂覆硅橡膠，作為與外界硬物的緩沖層，中間層為玻璃絲帶，增加防護(hù)層的韌性和防熱能力，最外層為高溫膠帶層，進(jìn)一步增加防熱沖擊的能力，同時(shí)也確保傳感器區(qū)域不受雨水等沖擊。傳輸光纖區(qū)域使用套管加硅橡膠的方式，既保證了光纖的固定，也可以增強(qiáng)抗沖擊的能力。

圖5 FBG應(yīng)變花及傳輸線路防護(hù)

3.3 測試系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集設(shè)備為2臺(tái)16通道SI255高速光纖光柵解調(diào)儀，通過兩臺(tái)千兆交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。FBG傳感網(wǎng)絡(luò)通過傳輸光纜連接到解調(diào)設(shè)備上，解調(diào)設(shè)備通過基地光纜連接遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。測量系統(tǒng)原理圖如圖6a)所示，系統(tǒng)實(shí)物圖如圖6b)所示。

圖6 行走裝置應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)原理圖

4 行走裝置在線監(jiān)測研究

4.1 行走裝置在線監(jiān)測過程

本文搭建行走裝置監(jiān)測系統(tǒng)，完成了星箭組合體運(yùn)輸和狀態(tài)轉(zhuǎn)換兩個(gè)過程中行走裝置關(guān)鍵部位的應(yīng)變監(jiān)測?；鸺l(fā)射前，發(fā)射平臺(tái)將星箭組合體從組裝廠房運(yùn)輸至發(fā)射場地；星箭組合體轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射場地后，開始狀態(tài)轉(zhuǎn)換，行走裝置抬起，支撐裝置落地調(diào)平，發(fā)射平臺(tái)進(jìn)入發(fā)射前待命狀態(tài)。系統(tǒng)在行走裝置轉(zhuǎn)運(yùn)和抬起過程中實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)10個(gè)測點(diǎn)的應(yīng)變和溫度信息，設(shè)定好的計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)并通過溫度補(bǔ)償?shù)玫礁鳒y點(diǎn)三向應(yīng)變，最終計(jì)算得到應(yīng)力數(shù)據(jù)。

4.2 FBG溫度補(bǔ)償

試驗(yàn)中每個(gè)測點(diǎn)布置了一個(gè)FBG溫度傳感器來監(jiān)測測點(diǎn)溫度變化量，用于對(duì)應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)的溫度補(bǔ)償。圖7為轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，10個(gè)測點(diǎn)溫度變化量曲線。從圖7中可以看出，發(fā)射平臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，各測點(diǎn)溫度出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，由于受到陽光直射和接近正午光照強(qiáng)度增加等影響，結(jié)構(gòu)受到加熱，且各測點(diǎn)溫度始終處于上升狀態(tài)，測試試驗(yàn)后期，結(jié)構(gòu)受到周邊建筑物遮擋開始降溫，各測點(diǎn)溫度開始回落。整個(gè)測試過程，各測點(diǎn)受到溫度影響，平均升溫6℃左右，若光纖光柵溫度系數(shù)和應(yīng)變系數(shù)分別按10pm/℃和1.2pm/με粗略計(jì)算，溫度效應(yīng)將給各測點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)帶來50με左右的誤差。

圖7 轉(zhuǎn)運(yùn)過程中各測點(diǎn)溫度變化量曲線

本文采用改進(jìn)的溫度補(bǔ)償方法，以測點(diǎn)7a為例，測點(diǎn)7a溫度補(bǔ)償前后應(yīng)變曲線如圖8所示。從圖8可以看出，隨著轉(zhuǎn)運(yùn)過程的進(jìn)行，測點(diǎn)7a溫度補(bǔ)償前的應(yīng)變曲線出現(xiàn)了嚴(yán)重的漂移，與行走裝置實(shí)際的穩(wěn)定受力情況不符合。測點(diǎn)7a在補(bǔ)償前，轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)束時(shí)的應(yīng)變?yōu)?60με，相對(duì)于轉(zhuǎn)運(yùn)起始應(yīng)變-110με增加了50με左右，是由轉(zhuǎn)運(yùn)過程中溫度增加導(dǎo)致。利用本文的改進(jìn)方法得到溫度補(bǔ)償后數(shù)據(jù)，測點(diǎn)7a應(yīng)變曲線在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中保持相對(duì)穩(wěn)定，基本維持在-110με附近波動(dòng)，符合實(shí)際受力情況，消除了溫度變化的影響。表明改進(jìn)溫度補(bǔ)償方法良好的實(shí)際效果。

圖8 測點(diǎn)7a溫度補(bǔ)償前后應(yīng)變曲線

4.2.1行走裝置轉(zhuǎn)運(yùn)過程監(jiān)測

結(jié)構(gòu)的所有測點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)均為溫度補(bǔ)償后的結(jié)果。轉(zhuǎn)運(yùn)過程中全部測點(diǎn)應(yīng)變測試結(jié)果如圖9所示。

圖9 轉(zhuǎn)運(yùn)過程中全部測點(diǎn)應(yīng)變曲線

圖9中可以看到在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，行走裝置各測點(diǎn)應(yīng)變數(shù)值有一定的波動(dòng)，但均值處于平穩(wěn)狀態(tài)，反映了行走裝置運(yùn)行過程中良好的受力狀態(tài)。

根據(jù)測點(diǎn)處三向應(yīng)變數(shù)據(jù)根據(jù)2.2節(jié)中方法計(jì)算得到各測點(diǎn)的主應(yīng)力數(shù)據(jù)。圖10a）和圖10b）分別為全部測點(diǎn)測試過程中最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力曲線。

從圖10中可以看出，行走裝置各測點(diǎn)最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在測點(diǎn)1，平均為108MPa左右，符合行走裝置腹板位置受力狀態(tài)；最大壓應(yīng)力測點(diǎn)7、測點(diǎn)8、測點(diǎn)9和測點(diǎn)10，平均為-95MPa左右，與行走裝置四個(gè)支撐腿的實(shí)際受力狀態(tài)一致。

圖10 轉(zhuǎn)運(yùn)過程中全部測點(diǎn)應(yīng)力曲線

4.2.2行走裝置抬起過程監(jiān)測

在行走裝置到達(dá)發(fā)射場后，轉(zhuǎn)換裝置開始落地調(diào)平，逐漸將平臺(tái)支撐起來，行走裝置被抬起，直至完全脫離地面。行走裝置抬起過程中全部測點(diǎn)應(yīng)變測試結(jié)果如圖11所示。

從圖11中可以看到，在4次抬起動(dòng)作下，行走裝置各測點(diǎn)應(yīng)變數(shù)值逐漸減小。在完全抬起后，行走裝置所有測點(diǎn)應(yīng)變均接近0，與實(shí)際受力狀態(tài)一致。

圖12 a）和圖12 b）分別為行走裝置全部測點(diǎn)在抬起過程中最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力曲線。從圖12中可以看出，隨著結(jié)構(gòu)開始運(yùn)行，各測點(diǎn)應(yīng)力逐漸降低，曲線可以明顯反應(yīng)行走裝置4個(gè)抬起調(diào)整過程狀態(tài)。由于受到溫度補(bǔ)償誤差和殘余應(yīng)力等影響，各測點(diǎn)與零狀態(tài)均有一定程度的偏差，最大偏差不超過15MPa。

圖11 抬起過程中全部測點(diǎn)應(yīng)力曲線

圖12 抬起過程中全部測點(diǎn)應(yīng)力監(jiān)測曲線

4.2.3系統(tǒng)長期健康監(jiān)測能力分析

行走裝置應(yīng)力測試系統(tǒng)在建立后，圓滿完成了兩次發(fā)射測試任務(wù)。在經(jīng)歷火箭發(fā)射后，測試系統(tǒng)在高溫、高濕、高風(fēng)速、強(qiáng)振動(dòng)和強(qiáng)電磁等惡劣發(fā)射環(huán)境的沖擊下，各測點(diǎn)傳感器全部存活，測試性能未受影響。

兩次發(fā)射前后間隔時(shí)間超過6個(gè)月，在重新接電后，測試系統(tǒng)可以完整接續(xù)測試數(shù)據(jù)，各測點(diǎn)數(shù)據(jù)基本與前一次測試保持一致，沒有出現(xiàn)明顯的漂移現(xiàn)象，展現(xiàn)了良好的長期穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

本文建立了發(fā)射平臺(tái)行走裝置應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)，基于FBG三向應(yīng)變花，對(duì)發(fā)射平臺(tái)行走裝置進(jìn)行了在線監(jiān)測。在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確反映了行走裝置在轉(zhuǎn)運(yùn)和抬起過程的承載狀態(tài)，為發(fā)射平臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測提供了依據(jù)，給行走裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)在惡劣發(fā)射環(huán)境的考驗(yàn)下，成功完成兩次發(fā)射任務(wù)行走裝置狀態(tài)監(jiān)測，展現(xiàn)了良好的測試準(zhǔn)確性和長期監(jiān)測穩(wěn)定性，在發(fā)射平臺(tái)長期健康監(jiān)測領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

在當(dāng)前火箭發(fā)射頻次高、發(fā)射間隔短的情況下，發(fā)射平臺(tái)的健康狀態(tài)監(jiān)測需求日益明顯。行走裝置應(yīng)力監(jiān)測中的良好應(yīng)用，為以后發(fā)射平臺(tái)健康監(jiān)測系統(tǒng)的建立和應(yīng)用提供了一些方法支持。建議在后續(xù)的型號(hào)發(fā)展中，更多地應(yīng)用光纖傳感等先進(jìn)測試技術(shù)，對(duì)平臺(tái)的關(guān)鍵位置進(jìn)行多區(qū)域、全覆蓋狀態(tài)監(jiān)測，完善測試手段，積累測試數(shù)據(jù)，進(jìn)而建立發(fā)射平臺(tái)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)，為發(fā)射平臺(tái)的狀態(tài)評(píng)估、壽命預(yù)測等提供支撐。

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分箱.

On-Line Monitoring Research of Launching Platform Walking Device Based on FBG Strain Rosette

ZHU Chao-jie1XIAO Chun-cheng1LIU Yan-tao1WU Yan-zeng2HAO Pei-yan1DING Wen-qi1

(1 Beijing Institute of Structure and Environment Engineering, Beijing, 100076, China; 2 Beijing Institute of Electronic System Engineering, Beijing 100854, China)

As the key bearing part in the process of rocket transportation and launch, the walking device is an important object of structural health monitoring of the launch platform. Therefore, it is necessary to monitor the stress and other physical parameters of key parts of the structure on-line. The traditional resistance strain rosette has some defects, such as redundant transmission line, no resistance to electromagnetic interference, poor long-term stability and so on. In this paper, a three-dimensional strain rosette was constructed based on FBG, an optical fiber strain monitoring system of walking device is built, the stress monitoring in the process of transfer of launch platform is completed, and the long-term stability of the system is verified. The system effectively solved the problem of FBG temperature compensation and survivability in the launch environment. It is suitable for on-line monitoring of stress state of launch platform, and has certain application value.

FBG; Strain rosette; Walking device; On-line monitoring

V443

A

1006-3919(2022)02-0001-08

10.19447/j.cnki.11-1773/v.2022.02.001

2021-06-28；

2022-01-25

國家自然科學(xué)基金（12173060）

朱超杰（1992—），男，碩士，工程師，研究方向：光纖傳感技術(shù)/結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度；(100076)北京9200信箱72