航天器板状结构变形监测：光纤光栅传感器与三维重构

"基于光纤光栅传感器的板状结构形态感知与三维重构技术" 本文主要探讨了在航天器结构形态感知与可视化重构领域的创新技术，即采用基于准分布式光纤光栅传感器网络的板状结构变形监测系统及坐标转换曲面重构算法。在航天器设计和运行过程中，对结构变形的精确监测至关重要，因为这直接影响到航天器的性能和安全。通过使用光纤光栅传感器，可以实现对结构微小变形的高精度测量。 首先，研究团队利用ABAQUS有限元分析软件模拟了四边固支平板结构在中心点加载情况下的变形状态。这一过程有助于确定传感器的最佳布置位置，确保能够捕捉到最敏感的变形信息。ABAQUS是一款广泛应用于结构力学分析的软件，能够提供精确的仿真结果，帮助工程师优化设计。 接下来，文章深入研究了光纤光栅的应变检测原理。光纤光栅是一种特殊类型的光纤器件，其内部结构可以反射特定波长的光，当受到应变、温度变化等影响时，反射波长会发生变化，从而可以用来测量这些物理量。这种特性使得光纤光栅传感器在结构健康监测中具有广泛应用。 然后，作者介绍了基于坐标变换的三维曲面重构算法。这种算法能够将多个传感器测得的局部变形数据整合，构建出整个板状结构的三维变形模型。通过对坐标系的转换和数据融合，可以精确地重建出结构表面的变形情况，实现空间曲面的可视化。 最后，研究人员搭建了一个实际的变形检测系统，并进行了实验验证。实验结果显示，测量点的变形量均方根误差不超过0.04毫米，相对误差小于3.5%，证明了该系统的高精度和可靠性。这样的性能指标对于航天器板状结构的变形监测来说是非常理想的，可以有效预防因结构变形导致的问题。 这项研究为航天器和其他大型结构的变形监测提供了新的技术手段，不仅可以实时感知结构形态，还能进行三维重构，有助于提升结构健康监测的效率和精度。同时，这种方法也具有广阔的应用前景，可推广至桥梁、建筑物等其他领域中的结构健康监测。