本發(fā)明屬于智能制造，尤其涉及一種航空工裝光纖應(yīng)變測(cè)量中的解調(diào)儀工作溫漂修正方法。

背景技術(shù)：

1、大型飛機(jī)構(gòu)件裝配過程中，由于裝配工藝與裝配操作等原因，不可避免地會(huì)產(chǎn)生裝配應(yīng)力，導(dǎo)致工裝關(guān)鍵位置偏差，從而嚴(yán)重影響飛機(jī)的裝配質(zhì)量。因此，準(zhǔn)確地測(cè)量裝配中的工裝應(yīng)變是準(zhǔn)確預(yù)警強(qiáng)迫裝配、保障飛機(jī)裝配質(zhì)量的重要前提。光纖光柵應(yīng)變傳感器因其具有高精度、高穩(wěn)定性、體積小、可組網(wǎng)測(cè)量的特點(diǎn)，而在飛機(jī)裝配中工裝應(yīng)變測(cè)量中極具優(yōu)勢(shì)。然而，該方法的測(cè)量結(jié)果會(huì)隨著傳感器解調(diào)儀工作溫度的變化產(chǎn)生明顯漂移，加之測(cè)量環(huán)境溫變及解調(diào)儀工作電路發(fā)熱等導(dǎo)致解調(diào)儀工作溫度變化無法避免，嚴(yán)重制約了該方法的測(cè)量精度。因此，在工裝應(yīng)變測(cè)量過程中如何修正解調(diào)儀工作溫度變化導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果漂移已成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

2、朱夢(mèng)嬌在《基于光纖傳感的nbi束偏轉(zhuǎn)器部件溫度應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)研究》中設(shè)計(jì)了一種基于金屬封裝粘貼式光纖光柵應(yīng)變傳感器，通過改變封裝材料使傳感器具有溫度補(bǔ)償功能。該傳感器可覆蓋6000με的量程，并且在100攝氏度工作環(huán)境下2個(gè)月未出現(xiàn)明顯漂移，完成了傳感器測(cè)量環(huán)境溫變導(dǎo)致的溫度漂移修正，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變測(cè)量精度提升。但是此方法僅針對(duì)測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)變溫度漂移值進(jìn)行了修正，未考慮光纖解調(diào)儀處的溫度漂移，導(dǎo)致溫度漂移依然存在，無法達(dá)到航空工裝的精度要求，因此該方法存在一定不足需要完善。

3、張靖男在《用于動(dòng)態(tài)壓力監(jiān)測(cè)的光纖布拉格光柵傳感器研究》中設(shè)計(jì)了一種“t”形金屬插芯結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，并針對(duì)“t”形金屬插芯式光纖光柵壓力傳感器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化，利用對(duì)測(cè)點(diǎn)處進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量的溫度響應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，得到傳感器的溫度響應(yīng)擬合曲線，對(duì)應(yīng)變測(cè)量進(jìn)行了溫度漂移修正，進(jìn)而保證了測(cè)力精度。然而該方法在光纖光柵應(yīng)變傳感器的使用方法上限定過多，安裝條件局限，且只針對(duì)測(cè)點(diǎn)處的溫變進(jìn)行了溫度漂移修正，仍存在溫度漂移修正不完全的問題，而光纖解調(diào)儀溫變引起的溫度漂移在實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)不容忽略，因此該方法不足以支撐航空工裝精度要求。

4、綜上，現(xiàn)有光纖光柵應(yīng)變傳感器溫度漂移修正方面的研究主要解決了應(yīng)變傳感器對(duì)溫度敏感導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果漂移問題，不能修正航空工裝應(yīng)變中解調(diào)儀工作溫度變化導(dǎo)致的應(yīng)變測(cè)量結(jié)果漂移。為此，本發(fā)明提出航空工裝光纖應(yīng)變測(cè)量中的解調(diào)儀工作溫度漂移修正方法，以保障解調(diào)儀工作溫度變化時(shí)應(yīng)變測(cè)量精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和修正不足的問題，發(fā)明一種飛機(jī)構(gòu)件裝配過程中工裝的應(yīng)變測(cè)量對(duì)于光纖光柵解調(diào)儀產(chǎn)生的溫度漂移修正方法，保障測(cè)量精度，有效預(yù)警強(qiáng)迫裝配、反饋裝配質(zhì)量，保障飛機(jī)的產(chǎn)品性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案：

3、一種航空工裝光纖應(yīng)變測(cè)量中的解調(diào)儀工作溫漂修正方法，以光纖光柵應(yīng)變傳感器直接測(cè)量值與解調(diào)儀工作溫度為輸入量，利用本方法構(gòu)建的分段修正模型，計(jì)算溫度漂移修正量，即解調(diào)儀工作溫度引起的測(cè)量結(jié)果漂移誤差，以實(shí)現(xiàn)解調(diào)儀工作溫漂補(bǔ)償，提升工裝應(yīng)變測(cè)量精度；具體步驟如下：

4、步驟1：溫度漂移分段修正模型構(gòu)建

5、由于光纖光柵應(yīng)變傳感器具有溫度應(yīng)變雙敏感的特性，在光纖光柵應(yīng)變傳感器工作時(shí)其測(cè)量值會(huì)隨環(huán)境溫度以及光纖解調(diào)儀工作溫度變化在應(yīng)變實(shí)測(cè)值上下浮動(dòng)，測(cè)量值與實(shí)測(cè)值的差值即為應(yīng)變的溫度漂移值；光纖光柵應(yīng)變傳感器在工作時(shí)測(cè)量得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)實(shí)際為應(yīng)變實(shí)測(cè)值與應(yīng)變的溫度漂移值的疊加，因此，為確定應(yīng)變實(shí)測(cè)值，需先測(cè)量出應(yīng)變的溫度漂移值，再結(jié)合測(cè)量得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算得到應(yīng)變實(shí)測(cè)值。對(duì)于固定在工件上的光纖光柵應(yīng)變傳感器，在不施加外力的條件下，在初始工作環(huán)境溫度下，將應(yīng)變測(cè)量值清零，隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間增加，光纖解調(diào)儀溫度由于設(shè)備工作發(fā)熱不斷升高，記錄光纖光柵應(yīng)變傳感器測(cè)量的應(yīng)變值，同時(shí)用熱電偶測(cè)量光纖解調(diào)儀的溫度；對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行高斯濾波后，繪制濾波平滑后的應(yīng)變測(cè)量結(jié)果、光纖解調(diào)儀溫度隨時(shí)間變化的溫度-時(shí)間曲線；假設(shè)溫度-時(shí)間曲線抽象函數(shù)表達(dá)為t＝f(t)，則應(yīng)在f’(t)＝0對(duì)曲線分段；按照溫度-時(shí)間曲線分段點(diǎn)對(duì)應(yīng)變的溫度漂移值與溫度的關(guān)系進(jìn)行分段多項(xiàng)式擬合，得到應(yīng)變的溫度漂移值隨溫度的分段曲線；當(dāng)某溫度下，應(yīng)變的溫度漂移值小于1με時(shí)，認(rèn)為應(yīng)變的溫度漂移值不影響實(shí)際使用，只采取濾波降噪處理，不進(jìn)行溫度擬合；當(dāng)應(yīng)變的溫度漂移值大于1με時(shí)，采取濾波降噪處理，并依據(jù)f’(t)＝0得到的分段區(qū)間對(duì)溫度漂移值與溫度的分段擬合曲線，最終擬合出溫度漂移分段修正函數(shù)：

6、

7、其中，ε0為應(yīng)變的溫度漂移值，t為某溫度，其余參數(shù)為修正系數(shù)；

8、至此，實(shí)現(xiàn)溫度漂移分段修正模型的構(gòu)建；

9、步驟2：工裝應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)搭建

10、搭建工裝定位器分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)飛機(jī)工裝定位器上有限離散應(yīng)變測(cè)點(diǎn)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，同時(shí)確定光纖光柵應(yīng)變傳感器在滿足約束條件下的可安裝范圍，在定位器上標(biāo)記測(cè)點(diǎn)位置，然后，將光纖光柵應(yīng)變傳感器布置在飛機(jī)工裝定位器的應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置，將光纖光柵應(yīng)變傳感器連接至解調(diào)儀的對(duì)應(yīng)通道中，采集波長(zhǎng)信號(hào)的變化；解調(diào)儀連接至計(jì)算機(jī)，用于在對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)中讀取各光纖光柵應(yīng)變傳感器檢測(cè)到的波長(zhǎng)變化及對(duì)應(yīng)的應(yīng)變測(cè)量值；通過熱電偶測(cè)量光柵解調(diào)儀的溫度，并通過溫度數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集和記錄。至此完成測(cè)量系統(tǒng)的搭建；

11、步驟3：工裝應(yīng)變測(cè)量與解調(diào)儀工作溫漂修正

12、在裝配過程中，實(shí)時(shí)采集解調(diào)儀傳回的應(yīng)變測(cè)量值與溫度數(shù)據(jù)采集模塊傳回的熱電偶溫度測(cè)量值，將測(cè)量溫度值輸入構(gòu)建的溫漂修正模型，即獲得漂移修正量ε0，進(jìn)而通過下式實(shí)現(xiàn)解調(diào)儀工作溫漂的修正：

13、εr＝ε-ε0?(t＝t0)?(2)

14、其中，εr為t0溫度下應(yīng)變測(cè)量修正值，ε為t0溫度下解調(diào)儀傳回的應(yīng)變?cè)紲y(cè)量值；

15、至此，實(shí)現(xiàn)了慮航空工裝應(yīng)變的精準(zhǔn)測(cè)量。

16、本發(fā)明的有益效果：發(fā)明了一種航空工裝光纖應(yīng)變測(cè)量中的解調(diào)儀工作溫漂修正方法，針對(duì)不同溫度區(qū)間的應(yīng)變測(cè)量溫度漂移特性，以溫度變化速率為依據(jù)完成曲線分段，進(jìn)而應(yīng)用合適的多項(xiàng)式函數(shù)分段擬合，建立溫漂修正模型，降低了擬合的復(fù)雜度、提升了溫漂修正的準(zhǔn)確性。保障了解調(diào)儀工作溫度變化條件下的光纖光柵應(yīng)變傳感器的測(cè)量精度。該方法適用于飛機(jī)構(gòu)件裝配過程中工裝的應(yīng)變測(cè)量，同時(shí)也適用于任意光纖光柵應(yīng)變測(cè)量過程。具有應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、易推廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種航空工裝光纖應(yīng)變測(cè)量中的解調(diào)儀工作溫漂修正方法，其特征在于，具體步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于智能制造技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種航空工裝光纖應(yīng)變測(cè)量中的解調(diào)儀工作溫漂修正方法，針對(duì)不同溫度區(qū)間的應(yīng)變測(cè)量溫度漂移特性，以溫度變化速率為依據(jù)完成曲線分段，進(jìn)而應(yīng)用合適的多項(xiàng)式函數(shù)分段擬合，建立溫漂修正模型，降低了擬合的復(fù)雜度、提升了溫漂修正的準(zhǔn)確性。保障了解調(diào)儀工作溫度變化條件下的光纖光柵應(yīng)變傳感器的測(cè)量精度。該方法適用于飛機(jī)構(gòu)件裝配過程中工裝的應(yīng)變測(cè)量，同時(shí)也適用于任意光纖光柵應(yīng)變測(cè)量過程。具有應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、易推廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張洋,張新楊,董欣,徐柯瀾,董子誠(chéng),周玉祥,陳啟航,劉巍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9