一体化结构健康监测系统及传感网络

本发明涉及一体化结构健康监测系统及传感网络，属于航空航天智能结构与健康监测。

背景技术：

1、飞行器智能蒙皮是智能材料与结构技术在航空航天领域的重要应用之一，是改变未来先进飞行器设计的一项革命性新技术。近年来，用于结构健康监测的飞机智能蒙皮技术受到广泛关注，它可以看作是蒙皮结构与传感器网络系统的集成，由传感器、执行器和处理器组成，可以对结构状态进行多参数监测，从而指导结构设计，保证服役安全，降低维护成本，延长飞机使用寿命。

2、然而，航空航天领域对新技术的应用在附加重量、可靠性和功耗等方面存在 严格苛刻的限制，虽然飞行器智能蒙皮技术已发展了近30年，但始终阻碍其飞 行器应用的关键问题是智能蒙皮大规模传感器件和功能器件及其引线的大面积、 轻量化、一体化、高可靠实现难题。

3、尽管针对飞行器智能蒙皮开发了不同的大规模和轻量级传感器网络系统，但它们仅包括传感器网络，仍需要外部撞击监测系统。这主要是由于普通撞击监测系统体积大、功耗高、刚性差，导致传感器网络和监测系统难以集成设计。因此，迫切需要为飞机智能蒙皮开发大面积、轻量化、传感-监测一体化飞行器冲击监测网络系统。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种集传感-采集-处理-存储-通讯功能一体化的结构健康监测电子网络系统，用于飞行器结构健康监测，有利于实现智能蒙皮大规模传感器件和功能器件及其引线的大面积、轻量化、一体化、高可靠实现难题。

2、本发明为解决上述难题，采用如下技术方案：

3、一体化结构健康监测系统，包括，可展开压电导波传感网络、以及集成监测系统，可展开压电导波传感网络连接集成监测系统，并给集成监测系统传输传感器信号；集成监测系统包括，信号调理模块、核心处理电路模块、以及电源管理模块；所述可展开压电导波传感网络将传感器信号发送到信号调理模块，传感器信号通过信号调理模块进行信号调理后，进入核心处理模块进行处理、存储；电源管理模块执行外部电源对系统的供电调控。

4、上述一体化结构健康监测系统中，集成监测系统还包括信号接口，信号接口连接核心处理电路模块，实现集成监测系统与用户监测中心的通讯。

5、上述一体化结构健康监测系统中，所述信号接口为航空微矩形接头。

6、上述一体化结构健康监测系统中，可展开压电导波传感网络采集的信号通过信号调理模块及核心处理模块被转换成数字信号。

7、上述一体化结构健康监测系统中，可展开压电导波传感网络包括，压电传感器、可拉伸引线、以及传感器总线；复数个压电传感器排列成传感器阵列，单个压电传感器上下左右四个方向通过可拉伸引线连接相邻的压电传感器，传感器阵列一侧边的压电传感器的最外侧通过传感器总线连接到集成监测系统。

8、上述一体化结构健康监测系统中，可拉伸引线用于承载变形，展开后传感器阵列内各个压电传感器之间的间距扩大。

9、上述一体化结构健康监测系统中，可展开压电导波传感网络采用大面积柔性印刷电路工艺一体化制备。

10、本发明还涉及一种传感网络，使用上述一体化结构健康监测系统，所述传感网络设置在被监测结构上，实现大面积轻量化飞行器结构健康监测。

11、有益效果，本发明提出的监测系统，在保证监测准确性的前提下实现对监测算法、功能器件和传感器网络的简化，提高传感器网络小尺度利用率和大尺度可展能力并保证信号传输性能，解决智能蒙皮传感、采集、处理、存储、通讯网络的一体化、轻量化、低功耗设计难题。

12、为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

技术特征：

1.一体化结构健康监测系统，其特征在于，包括，可展开压电导波传感网络、以及集成监测系统，可展开压电导波传感网络连接集成监测系统，并给集成监测系统传输传感器信号；

2.如权利要求1所述一体化结构健康监测系统，其特征在于，集成监测系统还包括信号接口，信号接口连接核心处理电路模块，实现集成监测系统与用户监测中心的通讯。

3.如权利要求2所述一体化结构健康监测系统，其特征在于，所述信号接口为航空微矩形接头。

4.如权利要求1所述一体化结构健康监测系统，其特征在于，可展开压电导波传感网络采集的信号通过信号调理模块及核心处理模块被转换成数字信号。

5.如权利要求1所述一体化结构健康监测系统，其特征在于，可展开压电导波传感网络包括，压电传感器、可拉伸引线、以及传感器总线；

6.如权利要求5所述一体化结构健康监测系统，其特征在于，可拉伸引线用于承载变形，展开后传感器阵列内各个压电传感器之间的间距扩大。

7.如权利要求1所述一体化结构健康监测系统，其特征在于，可展开压电导波传感网络采用大面积柔性印刷电路工艺一体化制备。

8.一种传感网络，其特征在于，使用如权利要求1-7中任一项所述的一体化结构健康监测系统，所述传感网络设置在被监测结构上，实现大面积轻量化飞行器结构健康监测。

技术总结本发明公开了一体化结构健康监测系统及传感网络，属于健康监测技术领域。包括可展开压电导波传感网络、以及集成监测系统；集成监测系统包括信号调理模块、核心处理电路模块、以及电源管理模块；所述可展开压电导波传感网络将传感器信号发送到信号调理模块，传感器信号通过信号调理模块进行信号调理后，进入核心处理模块进行处理、存储。本发明提出的监测系统，在保证监测准确性的前提下实现对监测算法、功能器件和传感器网络的简化，提高传感器网络小尺度利用率和大尺度可展能力并保证信号传输性能，解决智能蒙皮传感、采集、处理、存储、通讯网络的一体化、轻量化、低功耗设计难题。技术研发人员：汪玉,邱雷,袁慎芳,王崇琦受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29