复合材料机械连接结构综合监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种复合材料机械连接结构综合监测系统，所述复合材料机械连接结构综合监测系统包括多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、结构寿命预测模块和系统控制模块。本发明提供的复合材料机械连接结构综合监测系统，具有雷击电流被动监测、大面积主动损伤监测和连接紧固件附近热点区域损伤监测在内的多种功能，从而可综合监测复合材料机械连接结构状态，并根据综合监测结果预测复合材料机械连接结构的剩余强度和寿命，便于集成在现有飞机航电系统中。
【专利说明】复合材料机械连接结构综合监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程结构健康监测【技术领域】，尤其涉及一种复合材料机械连接结构综合监测系统。
【背景技术】
[0002]相比于传统的金属合金，复合材料具有重量轻、比强度和比模量高、疲劳寿命长、耐高温、耐腐蚀、阻尼减震性好以及材料具有可设计性等优点，先进复合材料在民机结构中的应用程度已成为飞机先进性和市场竞争力的重要标志。欧洲空客A320中复合材料在整个飞机结构重量中的比率仅为10%，A380增大为23%，而最新研制的A350XWB已提高到52%，美国波音公司则把复合材料的用量从B777中的11%提高到B787中的50%。
[0003]复合材料结构设计中，复合材料连接设计是必不可少的关键环节。复合材料结构件间或复合材料结构与金属结构间的连接，主要有胶接、机械连接和混合连接这三种形式，其中以机械连接最为常见。因此，复合材料机械连接结构状态在很大程度上决定了飞机结构的有效性和安全性，针对该结构的健康监测系统的需求也正日益增多。
[0004]目前，研究者已基于不同传感器，如压电传感器和柔性涡流传感器对复合材料机械连接结构进行了监测研究，也提出了相应的监测系统。然而，现有的监测系统一般基于单一的传感器网络，很难利用多种传感信号从多个角度综合判断复合材料机械连接结构不同部位的状态，以实现对被测结构的综合监测。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有的监测系统一般基于单一的传感器网络，很难利用多种传感信号从多个角度综合判断复合材料机械连接结构不同部位的状态，以实现对被测结构的综合监测的问题，提供了一种复合材料机械连接结构综合监测系统。
[0006]本发明就上述技术问题提供的技术方案如下:
[0007]本发明提供了一种复合材料机械连接结构综合监测系统，所述复合材料机械连接结构综合监测系统包括多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、系统控制模块；
[0008]所述多场耦合混杂传感器网络用于对复合材料机械连接结构的多种监测参数进行主动和/或被动实时在线传感；
[0009]所述传感器网络接口模块连接所述多场耦合混杂传感器网络，用于控制多个采集通道的通断；
[0010]所述主动信号调理及采集模块用于对传感器网络接口模块提供的传感信号进行放大、滤波、采集中的至少一种；
[0011]所述任意信号发生模块用于产生任意波形信号和放大所述任意波形信号的功率，并把功率放大前后的任意波形信号作为触发信号和激励信号，分别提供给主动信号调理及采集模块和传感器网络接口模块；
[0012]所述被动信号多通道采集模块用于多通道同步采集传感器网络接口模块提供的传感信号；
[0013]所述结构状态监测模块用于根据采集到的多场耦合混杂传感器网络的传感信号，并根据所述传感信号分别得到被测复合材料机械连接结构的雷击电流和损伤状况，从而得到被测复合材料机械连接结构的综合监测结果；
[0014]所述结构寿命预测模块用于根据结构状态监测模块提供的复合材料机械连接结构综合监测结果，计算被测复合材料机械连接结构的剩余强度和寿命；
[0015]所述的系统控制模块用于控制协调所述多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、结构寿命预测模块和系统控制模块的工作，并负责与外部系统与设备之间的交互通信。
[0016]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述的多场耦合混杂传感器网络包括压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络。
[0017]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述传感器网络接口模块连接多场耦合混杂传感器网络，用于对Rogowski线圈子网络的电流传感信号的前置调理，对压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络的选择以及控制对压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络传感过程中多个采集通道的通断。
[0018]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述传感器网络接口模块包括Rogowski线圈多通道转换电路、多通道电压放大及高压保护电路、多功能网络选择器、多通道选择器和第一通信及控制电路；
[0019]所述Rogowski线圈多通道转换电路,用于对连接Rogowski线圈子网络输入的多路电流微分信号进行积分并转换为电压信号，经多通道电压放大及高压保护电路进行放大，并通过设置电压阈值来判断Rogowski线圈传感的雷击电流微分信号是否过大；
[0020]所述多通道电压放大及高压保护电路，用于切断Rogowski线圈子网络与传感器网络接口模块的连接；
[0021]所述多功能网络选择器，用于根据监测需求选择接通相应的压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络；
[0022]所述多通道选择器，用于控制网络中各个激励一传感通道的通断来采集网络中各个传感器的信号；
[0023]所述第一通信及控制电路，用于控制所述传感器网络接口模块内信号与系统控制模块的通信。
[0024]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述主动信号调理及采集模块包括信号放大及滤波电路、双通道高速数据采集电路、第二通信及控制电路；
[0025]所述信号放大及滤波电路，用于程控调节参数；
[0026]所述双通道高速数据采集电路，用于高速采集数据；
[0027]所述第二通信及控制电路，用于控制所述主动信号调理及采集模块内信号与系统控制模块的通信。[0028]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述任意信号发生模块包括任意波形发生电路、功率放大电路、第三通信及控制电路；
[0029]所述任意波形发生电路，用于产生任意波形；
[0030]所述功率放大电路，用于对所述任意波形进行放大；
[0031]所述第三通信及控制电路，用于控制所述任意信号发生模块内信号与所述系统控制模块的通信。
[0032]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述系统控制模块包括电源管理单元、内部总线控制单元、处理器、内存及数据存储单元和外部接口单元；
[0033]所述电源管理单元用于管理电源；所述内部总线控制单元用于控制传输所述系统控制模块内部数据；所述处理器用于处理所述系统控制模块内部数据；内存及数据存储单元用于存储所述系统控制模块内部数据；所述外部接口单元用于控制所述系统控制模块与外部数据的传输。
[0034]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述被动信号多通道采集模块，用于采集多通道同步采集传感器网络接口模块提供的RogOWSki线圈子网络传感信号。
[0035]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述结构状态监测模块，用于根据采集到的压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络的传感信号，并根据所述传感信号分别得到被测复合材料机械连接结构的雷击电流和损伤状况，从而得到被测复合材料机械连接结构的综合监测结果。
[0036]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述的多场耦合混杂传感器网络集成于被测的复合材料机械连接结构中，所述压电传感器子网络和所述Rogowski线圈子网络分别布置于被测的复合材料机械连接结构表面；柔性涡流传感器子网络各传感器通过连接紧固件集成，安装于被测的复合材料机械连接结构内。
[0037]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述压电传感器子网络各传感器布置于被测的复合材料机械连接结构中各被测连接紧固件为圆心的圆周上。
[0038]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述Rogowski线圈子网络各线圈为圆环形，圆环的内径大于被测连接紧固件的尺寸，分别以被测连接紧固件位置为圆心进行布置。
[0039]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述外部系统与设备包括电源、IVHM系统、CBM系统中的至少一种。
[0040]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，多种传感器网络布置或嵌入在同一柔性绝缘薄膜上。
[0041]在本发明所述的复合材料机械连接结构综合监测系统中，所述复合材料机械连接结构综合监测系统还包括结构寿命预测模块，所述结构寿命预测模块用于根据结构状态监测模块提供的复合材料机械连接结构综合监测结果，计算被测复合材料机械连接结构的剩余强度和寿命。
[0042]通过实施本发明提供的复合材料机械连接结构综合监测系统，克服了现有的监测系统一般基于单一的传感器网络，很难利用多种传感信号从多个角度综合判断复合材料机械连接结构不同部位的状态，以实现对被测结构的综合监测的缺陷，具有以下有益效果:[0043](I)基于多场耦合混杂传感器网络，具有复合材料机械连接结构中流经连接紧固件的雷击电流被动监测、复合材料机械连接结构大面积主动损伤监测和连接紧固件附近关键热点区域损伤监测在内的多种功能，从而可综合监测复合材料机械连接结构状态，并根据综合监测结果预测复合材料机械连接结构的剩余强度和寿命；
[0044](2)本系统的综合控制子系统含有外部接口模块，可与上一级全机综合健康管理系统进行交互通信，便于集成在现有飞机航电系统中。
[0045](3)本系统同样可用于多层板金属连接结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0047]图1为本发明实施例的复合材料机械连接结构综合监测系统的结构示意图；
[0048]图2a为图1中多场耦合混杂传感器网络的结构示意图；
[0049]图2b为图2a多场耦合混杂传感器网络与连接结构集成示意图；
[0050]图3为图1中传感器网络接口模块的结构示意图；
[0051]图4为图1中主动信号调理及采集模块的结构示意图；
[0052]图5为图1中任意信号发生模块的结构示意图；
[0053]图6为图1中系统控制模块的结构示意图；
[0054]附图1-6中，压电传感器-1、柔性涡流传感器_2、Rogowski线圈-3、连接紧固件-4。
【具体实施方式】
[0055]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作更为详细的说明。
[0056]如图1所示，本发明实施例提供的的复合材料机械连接结构综合监测系统，基于混杂传感器网络实现，包括多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、结构寿命预测模块和系统控制模块。
[0057]多场耦合混杂传感器网络包括压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈3 (全称罗哥夫斯基线圈，也称空心线圈)子网络,用于主被动采集复合材料机械连接结构的多种监测参数和环境参数。多场耦合混杂传感器网络与被测的复合材料机械连接结构集成为一体，其中，该网络的压电传感器子网络和Rogowski线圈子网络分别布置于复合材料机械连接结构的表面。压电传感器子网络各传感器布置于复合材料机械连接结构中各被测连接紧固件4为圆心的圆周上，圆周半径由监测范围确定，从而可利用Lamb波层析成像方法进行大面积损伤监测。Rogowski线圈子网络各线圈为圆环形，圆环的内径需大于被测连接紧固件4的尺寸，可分别以被测连接紧固件4位置为圆心进行布置。多种传感器网络可以布置或嵌入在同一柔性绝缘薄膜上，然后一起安装于复合材料机械连接结构中，如图2所示。
[0058]如图3所不，传感器网络接口I旲块包括Rogowski线圈3多通道转换电路、多通道电压放大及高压保护电路、多功能网络选择器、多通道选择器和第一通信及控制电路。其中，Rogowski线圈3多通道转换电路对连接Rogowski线圈子网络输入的多路电流微分信号进行积分并转换为电压信号，输入多通道电压放大及高压保护电路进行放大，放大倍数可根据实际情况确定，放大倍数可小于I，并通过设置电压阈值来确认Rogowski线圈3传感的雷击电流微分信号是否过大，经保护电路快速切断Rogowski线圈子网络与传感器网络接口模块的连接，以免烧坏系统硬件。多功能网络选择器则根据监测需求选择接通相应的子网络。为了采集网络中各个传感器的信号，需利用多通道选择器控制网络中各个激励一传感通道的通断。对于压电传感器子网络和柔性涡流阵列传感器子网络，每次只可打开一个激励和传感通道，并通过轮循方式实现整个子网络的传感。对于Rogowski线圈子网络，所连各个传感通道均打开，以便于多通道同步被动雷击电流传感。
[0059]如图4所示，主动信号调理及采集模块对传感器网络接口模块提供的压电传感器子网络或柔性涡流传感器子网络传感信号进行放大、滤波和采集，包含了信号放大及滤波电路、双通道高速数据采集电路、第二通信及控制电路。其中，信号放大及滤波电路应具有参数程控可调的功能。考虑到涡流传感器和压电传感器的高频传感信号，双通道高速数据采集电路的采样率优选大于100MHz，采样点数大于10000个点。
[0060]任意信号发生模块用于任意波形信号的产生及其功率放大，并把功率放大前后的信号作为触发信号和激励信号，分别提供给主动信号调理及采集模块和传感器网络接口模块，从而实现对压电传感器子网络或柔性涡流传感器子网络的主动激励和传感。
[0061]被动信号多通道采集模块用于多通道同步采集传感器网络接口模块提供的Rogowski线圈子网络传感信号。
[0062]结构状态监测模块和寿命预测模块均为软件模块。前者根据采集到的压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络的传感信号，进行信号分析和处理，分别得到被测复合材料机械连接结构的雷击电流和损伤状况，实现连接结构的综合监测。后者根据结构寿命预测模块提供的复合材料机械连接结构综合监测结果，基于建立的渐进失效分析模型预测出结构剩余强度和寿命。
[0063]系统控制模块用于控制协调各模块的工作，并负责与上级全机综合健康管理系统、中央维护系统或外部设备之间的交互通信，应包括电源管理单元、内部总线控制单元、处理器、内存及数据存储单元和外部接口单元。
[0064]为了更进一步解释本发明的原理，以下将结合附图1至6对本发明做进一步说明。如图1所示，本实施例是一种复合材料机械连接结构综合监测系统，基于混杂传感器网络实现，包括多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、结构寿命预测模块和系统控制模块，其中:
[0065]如图2a所示，多场耦合混杂传感器网络包括由压电传感器1、柔性涡流传感器2和Rogowski线圈3分别组成的子网络，用于主被动采集复合材料机械连接结构的多种监测参数和环境参数。多场耦合混杂传感器网络与被测的复合材料机械连接结构集成为一体，其中，该网络的压电传感器子网络和Rogowski线圈子网络分别布置于结构表面。所有的36个压电传感器I分为6组布置于复合材料机械连接结构中的6个连接紧固件4为圆心的圆周上，圆周直径优选为40cm，从而可利用Lamb波层析成像方法进行大面积损伤监测。6个Rogowski线圈3均为圆环形，圆环的内径为优选10cm(圆形紧固件直径为优选3cm),分别以被测的6个连接紧固件4位置为圆心进行布置。6个柔性涡流传感器2均为双线圈，线圈形式为平面直角形，各涡流传感器的线圈分别与连接紧固件4集成，然后一起安装于复合材料机械连接结构中(如图2b所示)。多场耦合混杂传感器网络采用智能夹层形式进行封装。
[0066]如图3所示，传感器网络接口模块，包括Rogowski线圈3多通道转换电路、多通道电压放大及高压保护电路、多功能网络选择器、多通道选择器和第一通信及控制电路。其中，Rogowski线圈3多通道转换电路对连接Rogowski线圈子网络输入的多路电流微分信号进行积分并转换为电压信号，经多通道电压放大及高压保护电路进行放大，放大倍数可根据实际情况确定，放大倍数的范围优选为0.01?200，并通过设置电压阈值来确认Rogowski线圈3传感的雷击电流微分信号是否过大,经保护电路快速切断Rogowski线圈子网络与传感器网络接口模块的连接，以免烧坏系统硬件。多功能网络选择器则根据监测需求选择接通相应的子网络。为了采集网络中各个传感器的信号，需利用多通道选择器控制网络中各个激励一传感通道的通断。对于压电传感器子网络和柔性涡流阵列传感器子网络，每次只可打开一个激励和传感通道，并通过轮询方式实现整个子网络的传感。对于Rogowski线圈子网络,所连各个传感通道均打开，以便于多通道同步被动雷击电流传感。
[0067]如图4所示，主动信号调理及采集模块对传感器网络接口模块提供的压电传感器子网络或柔性涡流传感器子网络传感信号进行放大、滤波和采集，包含了信号放大及滤波电路、双通道高速数据采集电路、第二通信及控制电路。其中，信号放大及滤波电路应具有参数程控可调的功能。考虑到涡流传感器和压电传感器的高频传感信号，双通道高速数据采集电路的采样率优选为400MHz，采样点数可达20000个点。
[0068]如图5所示，任意信号发生模块，用于任意波形信号的产生及其功率放大，并把功率放大前后的信号作为触发信号和激励信号，分别提供给主动信号调理及采集模块和传感器网络接口模块，从而实现对压电传感器子网络或柔性涡流传感器子网络的主动激励和传感。
[0069]被动信号多通道采集模块用于多通道同步采集传感器网络接口模块提供的Rogowski线圈子网络传感信号。
[0070]结构状态监测模块和寿命预测模块均可以为软件模块。前者根据采集到的压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络的传感信号，进行信号分析和处理，分别得到被测复合材料机械连接结构的雷击电流和损伤状况，实现连接结构的综合监测。后者根据结构寿命预测模块提供的复合材料机械连接结构综合监测结果，基于建立的渐进失效分析模型预测出结构剩余强度和寿命。
[0071]如图6所示，系统控制模块用于控制协调各模块的工作，并负责与上级全机综合健康管理系统、中央维护系统或外部设备之间的交互通信，应包括电源管理单元、内部总线控制单元、处理器、内存及数据存储单元和外部接口单元。
[0072]通过实施本发明提供的复合材料机械连接结构综合监测系统，克服了现有的监测系统一般基于单一的传感器网络，很难利用多种传感信号从多个角度综合判断复合材料机械连接结构不同部位的状态，以实现对被测结构的综合监测的缺陷，具有以下有益效果:
[0073](I)基于多场耦合混杂传感器网络，具有复合材料机械连接结构中流经连接紧固件4的雷击电流被动监测、复合材料机械连接结构大面积主动损伤监测和连接紧固件4附近关键热点区域损伤监测在内的多种功能，从而可综合监测复合材料机械连接结构状态，并根据综合监测结果预测复合材料机械连接结构的剩余强度和寿命；
[0074](2)本系统的综合控制子系统含有外部接口模块，可与上一级全机综合健康管理系统进行交互通信，便于集成在现有飞机航电系统中。
[0075]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述复合材料机械连接结构综合监测系统包括多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、系统控制模块； 所述多场耦合混杂传感器网络用于对复合材料机械连接结构的多种监测参数进行主动和/或被动实时在线传感； 所述传感器网络接口模块用于所述多场耦合混杂传感器网络分别与所述的主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块和系统控制模块之间的连接; 所述主动信号调理及采集模块用于对传感器网络接口模块提供的传感信号进行放大、滤波、采集中的至少一种； 所述任意信号发生模块用于产生任意波形信号和放大所述任意波形信号的功率，并把功率放大前后的任意波形信号作为触发信号和激励信号，分别提供给主动信号调理及采集模块和传感器网络接口模块 ； 所述被动信号多通道采集模块用于多通道同步采集传感器网络接口模块提供的传感信号; 所述多场耦合混杂传感器网络用于对复合材料机械连接结构的多种监测参数进行主动和/或被动实时在线传感； 所述传感器网络接口模块用于所述多场耦合混杂传感器网络分别与所述的主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块和系统控制模块之间的连接; 所述主动信号调理及采集模块用于对传感器网络接口模块提供的传感信号进行放大、滤波、采集中的至少一种； 所述任意信号发生模块用于产生任意波形信号和放大所述任意波形信号的功率，并把功率放大前后的任意波形信号作为触发信号和激励信号，分别提供给主动信号调理及采集模块和传感器网络接口模块； 所述被动信号多通道采集模块用于多通道同步采集传感器网络接口模块提供的传感信号; 所述结构状态监测模块用于根据采集到的多场耦合混杂传感器网络的传感信号，并根据所述传感信号分别得到被测复合材料机械连接结构的雷击电流和损伤等状况，从而得到被测复合材料机械连接结构的综合监测结果； 所述的系统控制模块用于控制协调所述多场耦合混杂传感器网络、传感器网络接口模块、主动信号调理及采集模块、任意信号发生模块、被动信号多通道采集模块、结构状态监测模块、结构寿命预测模块和系统控制模块的工作，并负责与外部系统与设备之间的交互通信。
2.根据权利要求1所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述的多场耦合混杂传感器网络包括压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络。
3.根据权利要求1所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述传感器网络接口模块连接多场耦合混杂传感器网络，用于对Rogowski线圈子网络的电流传感信号的前置调理，对压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络的选择以及控制对压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和Rogowski线圈子网络传感过程中多个采集通道的通断。
4.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述传感器网络接口模块包括Rogowski线圈多通道转换电路、多通道电压放大及高压保护电路、多功能网络选择器、多通道选择器和第一通信及控制电路； 所述Rogowski线圈多通道转换电路,用于对连接Rogowski线圈子网络输入的多路电流微分信号进行积分并转换为电压信号，经多通道电压放大及高压保护电路进行放大，并通过设置电压阈值来判断Rogowski线圈传感的雷击电流微分信号是否过大； 所述多通道电压放大及高压保护电路，可快速切断Rogowski线圈子网络与传感器网络接口模块的连接，用于保护所述复合材料机械连接结构综合监测系统的硬件被过大的雷击电流信号烧坏； 所述多功能网络选择器，用于根据监测需求选择接通相应的压电传感器子网络、柔性润流传感器子网络和Rogowski线圈子网络； 所述多通道选择器，用于控制网络中各个激励一传感通道的通断来采集网络中各个传感器的信号； 所述第一通信及控制电路，用于控制所述传感器网络接口模块内信号与系统控制模块的通信。
5.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述主动信号调理及采集模块包括信号放大及滤波电路、双通道高速数据采集电路、第二通信及控制电路； 所述信号放大及滤波电路，可程控调节信号放大和滤波参数； 所述双通道高速数据采集电路，用于高速采集数据； 所述第二通信及控制电路，用于控制所述主动信号调理及采集模块内信号与系统控制模块的通信。
6.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述任意信号发生模块包括任意波形发生电路、功率放大电路、第三通信及控制电路； 所述任意波形发生电路，用于产生任意波形； 所述功率放大电路，用于对所述任意波形进行功率放大； 所述第三通信及控制电路，用于控制所述任意信号发生模块内信号与所述系统控制模块的通信。
7.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述系统控制模块包括电源管理单元、内部总线控制单元、处理器、内存及数据存储单元和外部接口单元； 所述电源管理单元用于管理电源；所述内部总线控制单元用于控制所述系统控制模块与所述复合材料机械连接结构综合监测系统其它模块之间的通信；所述处理器用于处理所述系统控制模块内部数据；内存及数据存储单元用于存储所述系统控制模块内部数据；所述外部接口单元用于控制所述系统控制模块与所述复合材料机械连接结构综合监测系统外部数据的传输。
8.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述被动信号多通道采集模块，用于多通道同步采集传感器网络接口模块提供的Rogowski线圈子网络传感信号。
9.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述结构状态监测模块，用于根据采集到的压电传感器子网络、柔性涡流传感器子网络和RogOWSki线圈子网络的传感信号，并根据所述传感信号分别得到被测复合材料机械连接结构的雷击电流和损伤状况，从而得到被测复合材料机械连接结构的综合监测结果。
10.根据权利要求3所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述的多场耦合混杂传感器网络集成于被测的复合材料机械连接结构中，所述压电传感器子网络和所述RogOWSki线圈子网络分别布置于被测的复合材料机械连接结构表面；柔性涡流传感器子网络各传感器与连接紧固件集成，安装于被测的复合材料机械连接结构内。
11.根据权利要求10所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述压电传感器子网络各传感器布置于被测的复合材料机械连接结构中各被测连接紧固件为圆心的圆周上。
12.根据权利要求11所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述Rogowski线圈子网络各线圈为圆环形，圆环的内径大于被测连接紧固件的尺寸，分别以被测连接紧固件位置为圆心进行布置。
13.根据权利 要求1所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述外部系统与设备包括电源、IVHM系统、CBM系统中的至少一种。
14.根据权利要求2所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，多种传感器网络布置或嵌入在同一柔性绝缘薄膜上。
15.根据权利要求1所述的复合材料机械连接结构综合监测系统，其特征在于，所述复合材料机械连接结构综合监测系统还包括结构寿命预测模块，所述结构寿命预测模块用于根据结构状态监测模块提供的复合材料机械连接结构综合监测结果，计算被测复合材料机械连接结构的剩余强度和寿命。
【文档编号】G01M99/00GK103837361SQ201410079562
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】卿新林, 蔡建 申请人:卿新林