一种飞机地面试验结构健康监测装置及方法

本发明涉及飞机结构健康监测，具体地说，涉及一种飞机地面试验结构健康监测装置及方法。

背景技术：

1、在飞机结构地面试验过程中进行结构健康监测，常使用多种传感技术，如光纤光栅、压电、声发射等，每一种技术使用专用的传感器和采集模块获取监测结构的状态和损伤信息。同时，还需要采集载荷控制系统输出的载荷状态参数以及温湿度等环境参数，以对数据进行综合处理。

2、现有技术中，公开号为cn116395146a的专利文件公开了一种飞机地面试验结构健康监测装置，包括机箱，机箱位于试验现场，机箱内部集成有多个数据采集模块，传感器包括多个，传感器位于试验现场，与机箱连接，管理模块，管理模块位于试验现场或远端，管理模块与机箱连接，试验加载控制系统，试验加载控制系统与机箱连接，上述飞机地面试验结构健康监测装置，可以同时同步采集载荷状态数据、多种类型的传感器数据并进行存储和传输，一个管理模块可对多个机箱进行管理，可并行对多个飞机地面结构试验进行结构健康监测，解决了载荷数据同步、传感数据采集传输、系统运行管理问题，但是上述监测装置一方面不便于依据飞机的原始参数进行飞机监测模拟仿真系统的建立，另一方面不便于在监测时对监测预警模型及试验模型进行实时修正，从而不便于提高飞机地面试验结构的监测精准度及监测匹配度，基于此，本发明提供了一种飞机地面试验结构健康监测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种飞机地面试验结构健康监测装置及方法，本健康监测装置在进行飞机地面试验健康监测作业时，能够依据飞机的原始参数进行飞机监测模拟仿真系统的建立，且本健康监测系统在进行监测作业时能够依据飞机实时参数或飞机的原始工作参数进行监测预警模型及试验模型的实时修正。

3、(二)技术方案

4、本为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种飞机地面试验结构健康监测装置，所采用的技术方案是：包括多个机箱，所述机箱位于试验现场，每个所述机箱内均集成有健康监测系统，所述健康监测系统分别包括采集模块、自检模块、仿真单元、修正单元、模拟加载单元、参数建立单元、试验加载单元、数据处理模块、管理模块和互联模块；

5、所述采集模块包括多个安装于飞机上的传感器；

6、所述自检模块在飞机地面试验前，执行采集模块内各个传感器数据精度的校准；

7、所述仿真单元进行飞机试验参数的虚拟仿真；

8、所述修正单元依据待试验飞机的参数对仿真单元建立的飞机试验及健康监测模型进行算法修正；

9、所述模拟加载单元在仿真单元中进行模拟试验参数加载，并获得飞机各项试验的试验加载阈值；

10、所述参数建立单元在试验加载阈值范围内建立各项试验加载参数；

11、所述试验加载单元向地面待试验飞机加载参数建立单元建立的各项试验加载参数；

12、所述管理模块位于试验现场或远端，所述管理模块与所述机箱双向数据连接并实时监测试验加载单元加载后的各项飞机参数，通过各项飞机参数的实时采集，以实时判断飞机在各个试验加载参数下的健康度；

13、所述互联模块将管理模块获得的各项数据网络输送至指定数据管理及分享平台，以实现多个机箱内健康监测系统的数据互联互通互享互助。

14、作为优选方案，所述多个安装于飞机上的传感器包括安装于飞机关键结构节点且用于飞机内环境和外环境监测的环境监测传感器及检测飞机物理性能及物理形变的力学传感器，所述多个安装于飞机上的传感器通过线缆与机箱内的采集模块数据连接。

15、作为优选方案，所述自检模块在飞机地面试验前采集各个传感器的原始数据，所述自检模块在原始数据采集后，向飞机的试验部位发送设定的标准工作指令，飞机试验部位执行工作指令后，各个传感器均产生监测数据反馈，自检模块通过采集飞机试验部位工作指令后，各个传感器的监测数据变化量，以判断多个传感器的工作正常与否及飞机数据监测精度。

16、作为优选方案，所述自检模块在飞机试样部位工作指令发出后，采集各个传感器的数据线性变化波形、数据信号反馈、各个传感器数据变化时的关联逻辑及关联数据变化波形，以判断各个传感器、传感器数据传输线路和采集模块的正常工作与否，所述自检模块在检测到异常信号后，进行自动声光提醒及声光报警。

17、作为优选方案，所述仿真单元预先建立各项飞机性能标准试验指令，各项飞机性能标准试验指令建立后，上述指令通过试验加载单元加载至飞机试验部分，安装于飞机试验部位的传感器产生数据反馈并最终数据应变及关联反馈逻辑。

18、作为优选方案，所述仿真单元通过采集模块内的多个传感器采集飞机试验前的各项初始数据，并生成数据模型初始集，所述仿真单元依据加载试验获得的数据应变及关联反馈逻辑、数据模型初始集、飞机试验部位的力学性能和飞机生产和出厂参数，以建立飞机试验及健康监测模型。

19、作为优选方案，所述修正单元在飞机地面试验前，采集飞机的型号数据、飞机飞行记录和维修记录，所述修正单元依据飞机的飞行记录、维修记录和校准数据集以自动建立仿真单元中飞机试验及健康监测模型的矫正参数。

20、作为优选方案，所述修正单元在飞机地面试验前，通过网络通信方式采集同型号飞机的飞行里程与飞机磨损度和飞机力学性能变化度的关联修正参数，继而实现飞机试验及健康监测模型的实时修正，以使得飞机仿真试验模型与各个待试验飞机的参数实时关联并具有仿真实时性。

21、作为优选方案，所述数据处理模块对采集模块采集到的各项数据进行本地及云端上传备份，所述管理终端通过网络通信方式与数据处理模块和互联模块数据连接。

22、作为优选方案，一种飞机地面试验结构健康监测装置的健康监测方法，执行上文任意一项所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置中的健康监测系统。

23、(三)有益效果

24、与现有技术相比，本发明提供了一种飞机地面试验结构健康监测装置及方法，具备以下有益效果

25、本健康监测装置在进行飞机地面试验健康监测作业时，能够依据飞机的原始参数进行飞机监测模拟仿真系统的建立，且本健康监测系统在进行监测作业时能够依据飞机实时参数或飞机的原始工作参数进行监测预警模型及试验模型的实时修正，从而有效提高飞机地面试验健康监测系统的监测精准度及监测匹配度。

技术特征：

1.一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述多个安装于飞机上的传感器包括安装于飞机关键结构节点且用于飞机内环境和外环境监测的环境监测传感器（13）及检测飞机物理性能及物理形变的力学传感器（14），所述多个安装于飞机上的传感器通过线缆与机箱（1）内的采集模块（3）数据连接。

3.根据权利要求2所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述自检模块（4）在飞机地面试验前采集各个传感器的原始数据，所述自检模块（4）在原始数据采集后，向飞机的试验部位发送设定的标准工作指令，飞机试验部位执行工作指令后，各个传感器均产生监测数据反馈，自检模块（4）通过采集飞机试验部位工作指令后，各个传感器的监测数据变化量，以判断多个传感器的工作正常与否及飞机数据监测精度。

4.根据权利要求3所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述自检模块（4）在飞机试样部位工作指令发出后，采集各个传感器的数据线性变化波形、数据信号反馈、各个传感器数据变化时的关联逻辑及关联数据变化波形，以判断各个传感器、传感器数据传输线路和采集模块（3）的正常工作与否，所述自检模块（4）在检测到异常信号后，进行自动声光提醒及声光报警。

5.根据权利要求4所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述仿真单元（5）预先建立各项飞机性能标准试验指令，各项飞机性能标准试验指令建立后，上述指令通过试验加载单元（9）加载至飞机试验部分，安装于飞机试验部位的传感器产生数据反馈并最终数据应变及关联反馈逻辑。

6.根据权利要求5所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述仿真单元（5）通过采集模块（3）内的多个传感器采集飞机试验前的各项初始数据，并生成数据模型初始集，所述仿真单元（5）依据加载试验获得的数据应变及关联反馈逻辑、数据模型初始集、飞机试验部位的力学性能和飞机生产和出厂参数，以建立飞机试验及健康监测模型。

7.根据权利要求6所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述修正单元（6）在飞机地面试验前，采集飞机的型号数据、飞机飞行记录和维修记录，所述修正单元（6）依据飞机的飞行记录、维修记录和校准数据集以自动建立仿真单元（5）中飞机试验及健康监测模型的矫正参数。

8.根据权利要求7所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述修正单元（6）在飞机地面试验前，通过网络通信方式采集同型号飞机的飞行里程与飞机磨损度和飞机力学性能变化度的关联修正参数，继而实现飞机试验及健康监测模型的实时修正，以使得飞机仿真试验模型与各个待试验飞机的参数实时关联并具有仿真实时性。

9.根据权利要求1所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置，其特征在于：所述数据处理模块（10）对采集模块（3）采集到的各项数据进行本地及云端上传备份，所述管理终端通过网络通信方式与数据处理模块（10）和互联模块（12）数据连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种飞机地面试验结构健康监测装置的健康监测方法，其特征在于，执行权利要求1-8任意一项所述一种飞机地面试验结构健康监测装置中的健康监测系统（2）。

技术总结本发明公开了一种飞机地面试验结构健康监测装置及方法，包括多个机箱，机箱位于试验现场，每个机箱内均集成有健康监测系统，健康监测系统分别包括采集模块、自检模块、仿真单元、修正单元、模拟加载单元、参数建立单元、试验加载单元、数据处理模块、管理模块和互联模块，采集模块包括多个安装于飞机上的传感器，自检模块在飞机地面试验前，执行采集模块内各个传感器数据精度的校准。本健康监测装置在进行飞机地面试验健康监测作业时，能够依据飞机的原始参数进行飞机监测模拟仿真系统的建立，且本健康监测系统在进行监测作业时能够依据飞机实时参数或飞机的原始工作参数进行监测预警模型及试验模型的实时修正。技术研发人员：江文松,罗哉,杨力,冯思琪,张思源,沈雯阳,李亚茹受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9