Патент на изобретение №2261430
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПРЕДРАЗРУШЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
(57) Реферат:
Способ определения мест предразрушения конструкций путем нагружения увеличивающейся нагрузкой включает измерение прохождения оптических сигналов в точках конструкций с применением световодов, светоизлучающего диода, приемника оптического излучения и измерительного прибора. На конструкции жестко закрепляется волоконный световод в зонах возможного появления трещин с помощью прозрачного для излучения клея, и через одно начало световода, посредством светоизлучающего диода (СИД), подается короткий импульс, при этом к приемнику оптического излучения (ПОИ) возвращается импульс, отраженный от свободного конца световода, на который нанесено серебряное покрытие толщиной
Изобретение относится к области технической физики, а именно к испытаниям элементов конструкций летательных аппаратов. Недостатком данного способа является его низкая достоверность. Причиной указанного недостатка указанного способа-аналога является то, что в нем места наибольших напряжений связываются с местами будущих разрушений, что не всегда справедливо, например, в случаях, когда деформации конструкции и нагрузка связаны нелинейной зависимостью. Сущность способа состоит в следующем. На конструкцию устанавливают датчики акустической эмиссии и тензодатчик. Нагружают конструкцию и измеряют параметры акустической волны, излучаемой развивающимся дефектом и параметр напряженно-деформированного состояния. Синхронизируют процесс измерения параметров АЭ с процессом нагружения конструкции. Для исключения влияния шумов на результаты измерений проводят фильтрацию АЭ сигналов как аппаратно, так и с помощью программных фильтров. При этом учитывается, что рост активности сигналов АЭ происходит в момент нарастания нагрузки. Недостатком данного способа является то, что: 1) способ требует нагружать конструкцию силой, при которой находящиеся в ней дефекты начнут развиваться, поэтому способ – повреждающий; 2) способ имеет весьма ограниченную точность определения координат слабой зоны, так как подвержен воздействию акустических шумов и требует предварительной аппаратной фильтрации АЭ сигналов; 3) способ подвержен влиянию субъективного фактора и требует предварительной фильтрации с помощью программных фильтров. В частности, шумы от узла, к которому прикладывалась нагрузка, фильтровались по критерию “третий датчик сработал первым”. Задачей изобретения является повышение достоверности и удобства определения мест предразрушения конструкций летательных аппаратов. Поставленная задача решается использованием способа определения мест предразрушения конструкций путем нагружения увеличивающейся нагрузкой, включающего измерение прохождения оптических сигналов в точках конструкций с применением световодов, светоизлучающего диода, приемника оптического излучения и измерительного прибора или ЭВМ, для повышения достоверности контроля, на конструкцию жестко закрепляется V-образный волоконный световод в зонах возможного появления трещин с помощью прозрачного для излучения клея, далее, через одно начало световода, посредством светоизлучающего диода (СИД), подается короткий импульс, при этом к приемнику оптического излучения (ПОИ) возвращается импульс, отраженный от свободного конца световода, на который нанесено серебряное покрытие толщиной Для определения точного места разрушения световода после фиксации факта его разрушения к схеме подключается дополнительный приемник оптического излучения, который, при прохождении по участку световода, закрепленному на поверхности испытываемой конструкции, регистрирует импульсы сигнала в точке разрушения оптоволокна, что свидетельствует о наличии предразрушения в данной точке. Пример возможной практической реализации предложенного способа приведен на фиг.1 со следующими условными обозначениями: 1 – фрагмент испытываемой конструкции летательного аппарата, 2 – болтовое или клепаное соединение панелей с ребром жесткости, 3 – полимерный световод (датчик); датчик уложен так, что контролируется пространство вокруг каждого отверстия, 4 – отражающее серебряное покрытие, 5 – блок питания, 6 – генератор импульсов, 7 – светоизлучающий диод (СИД), 8 – опорный световод, 9 – измерительный приемник оптического излучения (ПОИ), 10 – блок обработки фотоэлектрического сигнала (БОФС), 11 – измерительный прибор или ЭВМ, 12 – выключатель дополнительного ПОИ, 13 – ПОИ для локализации места разрушения измерительного световода (датчика). Принцип работы системы заключается в следующем. Сначала волоконный световод с отражающим концом жестко закрепляется в зонах возможного появления трещин с помощью прозрачного для излучения клея (бесцветная эпоксидная смола). Генератор импульсов (6), подключенный к блоку питания (5), вырабатывает короткий импульс (длительность Проходя через световоды, оптические сигналы попадают на светочувствительную поверхность ПОИ (9). Из ПОИ измерительный и опорный сигналы подаются в БОФС (10), где сравниваются, и их отношение передается на измерительный прибор или ЭВМ (11). Сущность способа заключается в следующем. По принципу действия способ основан на применении оптического импульсного рефлектометра. В настоящее время рефлектометры используются в технике оптической связи для определения координат места разрушения кабеля. Аналогичным образом рефлектометры можно использовать для определения мест разрушения датчиков. В нашем случае принцип использования заключается в следующем: с помощью СИД (7) в датчик (3) (через V-образный ответвитель) и на опорный световод (8) подается короткий импульс I. В случае разрушения датчика оптический сигнал частично отражается от места разрушения, а часть сигнала, пройдя через место разрушения, достигает конца датчика и, отражаясь от него, возвращается обратно. В результате, к ПОИ (9), кроме опорного импульса I0, возвращаются два импульса I1 и I2, сформированные отражением сигнала от места разрушения и от свободного конца датчика соответственно. Временные интервалы между этими импульсами определяются длиной датчика и локализацией на нем места разрушения. Используя современный уровень развития элементной базы, можно спроектировать рефлектометр с требуемыми параметрами. При полном разрушении датчика не происходит возращение сигнала, отраженного от места разрушения, тогда для определения точного места разрушения к схеме подключается дополнительный ПОИ (13) через включатель (12). При прохождении по участку световода, закрепленному на поверхности испытываемой конструкции, ПОИ (13) регистрирует импульсы сигнала в точке разрушения оптоволокна, что указывает на нахождение трещины в данном месте испытываемой конструкции.
Формула изобретения
1. Способ определения мест предразрушения конструкций путем нагружения увеличивающейся нагрузкой, включающий измерение прохождения оптических сигналов в точках конструкций с применением световодов, светоизлучающего диода, приемника оптического излучения и измерительного прибора или ЭВМ, отличающийся тем, что на конструкцию жестко закрепляется волоконный световод в зонах возможного появления трещин с помощью прозрачного для излучения клея и через одно начало световода посредством светоизлучающего диода (СИД) подается короткий импульс, при этом к приемнику оптического излучения (ПОИ) возвращается импульс, отраженный от свободного конца световода, на который нанесено серебряное покрытие толщиной 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения точного места разрушения световода после фиксации факта его разрушения к схеме подключается дополнительный ПОИ, который при прохождении по участку световода, закрепленному на поверхности испытываемой конструкции, регистрирует импульсы сигнала в точке разрушения оптоволокна, что свидетельствует о наличии предразрушения в данной точке.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 04.11.2005
Извещение опубликовано: 10.01.2007 БИ: 01/2007
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 20.02.2007 БИ: 05/2007
|
||||||||||||||||||||||||||
1 мкм, а затем в блоке обработки фотоэлектрического сигнала (БОФС) измерительный импульс сравнивается с импульсом, который поступает от СИД через опорный световод, отношение этих сигналов обрабатывается в БОФС, и результат подается на измерительный прибор. Технический результат – повышение достоверности и удобства определения мест предразрушения конструкций летательных аппаратов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 
