RU2766425C1 - Способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия - Google Patents
Способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766425C1 RU2766425C1 RU2021110161A RU2021110161A RU2766425C1 RU 2766425 C1 RU2766425 C1 RU 2766425C1 RU 2021110161 A RU2021110161 A RU 2021110161A RU 2021110161 A RU2021110161 A RU 2021110161A RU 2766425 C1 RU2766425 C1 RU 2766425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- spectrum
- control
- distributed
- fiber
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 17
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 9
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 8
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 7
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
- G01L1/162—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Согласно способу измерения спектра 
распределенного термомеханического воздействия используют оптоволоконный пьезоэлектролюминесцентный (PEL) датчик, осуществляют регулирование величины параметра J(αyпр) интенсивности I интегрального светового потока вида I(t,aynp) на выходе из оптоволокна через задаваемые значения параметра αупр управляющего электрического напряжения Uyпр(t) на выходах двухпроводной электрической линии, подключенной к внешнему источнику электроэнергии, нахождение спектра ƒζ распределенного термомеханического воздействия ζ(z) по продольной координате z оптоволоконного PEL-датчика из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода с использованием измеренной функции J(αyпр) - зависимости параметра интенсивности J светового потока на выходе из оптоволокна от управляющего параметра αупр. Новым является то, что используют индикаторное покрытие как систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным PEL-датчиком, осуществляют нахождение спектра 
распределенного термомеханического воздействия, действующего на внешнюю поверхность индикаторного покрытия, из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, в котором левая часть - это найденный ранее спектр ƒζ распределенного термомеханического воздействия ζ, действующего непосредственно на сам датчик, ядро Фредгольма находят с использованием известной зависимости величины непосредственного воздействия на датчик ζ (ρ) от расстояния ρ до точки приложения одиночного термомеханического воздействия на поверхности индикаторного покрытия. Технический результат - повышение точности нахождения спектра 
распределенного термомеханического воздействия, действующего на поверхность индикаторного покрытия. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике при измерении спектра распределенного термо-механического воздействия (в частности, ударного импульса или силы вдавливания жестких частиц, поля температуры или концентраций адсорбирующихся химических веществ, «тактильного» поля коэффициентов трения или микрозазоров при контакте индикаторного покрытия с диагностируемой поверхностью), действующего на поверхность индикаторного полимерного покрытия, предельные случаи которого - одиночное или множественное (многоточечное) термомеханическое воздействие, в частности, при высокоскоростном ударе (например, кусочками бетонной крошки из-под переднего колеса при взлете с взлетно-посадочной полосы, осколками снарядов и пуль в боевых ситуациях), низкоскоростном ударе (например, градом) и вдавливании жестких частиц с целью индикации, количественной оценки характеристик внешних термо-механических воздействий, мониторинга и контроля сохранения эксплуатационных характеристик (например, прочностных, аэродинамических, оптических) элементов конструкций, в частности, в аэрокосмической технике, нефте-газовой промышленности и медико-биологических исследованиях.
Наиболее близким способом измерения спектра распределенного термомеханического воздействия 
является способ (см., например, Pan'kov А.А. Piezoelectroluminescent fiber-optic sensors for temperature and deformation fields // Sensors and Actuators A: Physical. - 2019. - vol. 288. - pp. 171-176, далее [1]), который в качестве средства измерения спектра распределенного термомеханического воздействия использует оптоволоконный пьезоэлектролюминесцентный (PEL) датчик (см. Патент RU №2630537, далее [2]), включающий в себя оптическое волокно и расположенные вокруг него электролюминесцентный и пьезоэлектрический цилиндрические слои, при этом устройство подачи электроэнергии выполняют в виде двухпроводной электрической линии (двух цилиндрических концентрических электродов), протяженной вдоль цилиндрических поверхностей пьезоэлектрического слоя, интенсивность свечения электролюминесцентного слоя и параметр интенсивности J(αупр), в частности: величину постоянной интенсивности I(Uупр) (см. [1, 2]) или амплитуду переменной интенсивности 
(см. [1]) интегрального светового потока на выходе из оптоволокна регулируют посредством задаваемых значений параметра αупр управляющего электрического напряжения Uупр(t) на выходах двухпроводной электрической линии, в частности: αупр - это величина постоянного управляющего электрического напряжения Uупр (см. [1, 2]) или αупр - это частота νупр переменной составляющей управляющего электрического напряжения Uупр(t) (см. [1]) внешнего источника электроэнергии на входе двухпроводной линии оптоволоконного PEL-датчика. Способ включает в себя нахождение спектра ƒζ, в частности: давления ƒσ (см. [1, 2]), температуры ƒТ (см. [1]) в виде плотности распределения термомеханического воздействия ζ(z) по продольной координате z оптоволоконного PEL-датчика из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода с использованием измеренной функции J(αупр) - зависимости параметра J функции интенсивности светового потока, в общем, вида I(t,αупр) на выходе из оптоволокна от управляющего параметра αупр. В частности, измеряемую интенсивность I(Uупр) интегрального светового потока на выходе из оптоволокна PEL-датчика регулируют посредством задания значений управляющего электрического напряжения Uупр внешнего источника электроэнергии на входе двухпроводной линии датчика, искомый спектр ƒσ для распределенного давления σ(z) по продольной координате z датчика длиной 
находится из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода
с ядром Фредгольма
где I'(Uупр)=dI/dUупр по результатам измерения функции интенсивности I(Uупр) светового потока на выходе из оптоволокна датчика для различных задаваемых значений управляющего электрического напряжения Uупр на электродах датчика, где I0=I0(Uлюм) - известная (заданная) функция зависимости величины интенсивности I0 светового потока на выходе из оптоволокна PEL-датчика внутри индикаторного полимерного покрытия от значения (постоянного по всей длине датчика) электрического напряжения Uлюм на электролюминесцентном слое в результате однородной (по длине) светоотдачи слоя, а1,2 - известные управляющий а1 и информативный а2 передаточные коэффициенты датчика (см. [1, 2]). Данный способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия принят за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - измерения спектра распределенного термомеханического воздействия, при котором используют оптоволоконный PEL-датчик (см. [2]), осуществляют регулирование величины параметра J(αупр) интенсивности I интегрального светового потока, в общем, вида I(t,αупр) на выходе из оптоволокна (посредством регулирования интенсивности светоотдачи электролюминесцентного слоя) через задаваемые значения параметра αупр управляющего электрического напряжения Uупр(t) на выходах двухпроводной электрической линии, подключенной к внешнему источнику электроэнергии, нахождение спектра ƒζ плотности распределения термомеханического воздействия ζ(z) по продольной координате z оптоволоконного PEL-датчика из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода с использованием измеренной функции J(αупр) - зависимости параметра J интенсивности светового потока I(t,αупр) на выходе из оптоволокна от управляющего параметра αупр.
Недостатками известного способа измерения спектра распределенного термо-механического воздействия являются ограниченность его применения лишь для нахождения спектра ƒζ распределенного термо-механического воздействия, действующего непосредственно на внешнюю цилиндрическую поверхность датчика, невысокая точность нахождения спектра ƒζ плотности распределения термо-механического воздействия ζ(z) по продольной координате z оптоволоконного PEL-датчика из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, что обусловлено наличием неизбежных вычислительных погрешностей для производной J'(αупр) параметра интенсивности J интегрального светового потока на выходе из оптоволокна по параметру αупр управляющего электрического напряжения Uупр, используемой в левой части интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода (см. [1, 2]).
Задачей изобретения является нахождение спектра 
распределенного термомеханического воздействия, действующего на рабочую (сенсорную) внешнюю поверхность индикаторного покрытия (см. Патент RU №2698958, далее [3]) как сенсорную систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным (PEL) датчиком [2], повышение точности нахождения вспомогательного спектра ƒζ распределенного термомеханического воздействия, действующего непосредственно на сам датчик [1, 2] и, как следствие, повышение точности нахождения спектра 
распределенного термомеханического воздействия, действующего на поверхность индикаторного покрытия [3].
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе измерения спектра ƒζ распределенного термо-механического воздействия [1] используют оптоволоконный пьезоэлектролюминесцентный (PEL) датчик [2], осуществляют регулирование величины параметра J(αупр) интенсивности I интегрального светового потока, в общем, вида I(t,αупр) на выходе из оптоволокна (посредством регулирования интенсивности светоотдачи электролюминесцентного слоя) через задаваемые значения параметра αупр управляющего электрического напряжения Uупр(t) на выходах двухпроводной электрической линии, подключенной к внешнему источнику электроэнергии, нахождение спектра ƒζ распределенного термомеханического воздействия ζ(z) по продольной координате z оптоволоконного PEL-датчика из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода с использованием измеренной функции J(αупр) - зависимости параметра J интенсивности I светового потока на выходе из оптоволокна от управляющего параметра αупр, согласно изобретению используют индикаторное покрытие [3] как систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным пьезоэлектролюминесцентным (PEL) датчиком [2], осуществляют нахождение спектра 
распределенного термо-механического воздействия, действующего на рабочую (сенсорную) внешнюю поверхность индикаторного покрытия [3], из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, в котором левая часть - это найденный ранее [1] спектр ƒζ распределенного термо-механического воздействия ζ, действующего непосредственно на сам датчик [2], ядро Фредгольма находят с использованием известной зависимости величины непосредственного воздействия на датчик ζ(ρ) от расстояния ρ до точки приложения (центра «пятна контакта») одиночного внешнего термо-механического воздействия на поверхности индикаторного покрытия [3].
В частности, находят спектр ƒζ распределенного термо-механического воздействия ζ, действующего непосредственно на оптоволоконный PEL-датчик, из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, когда его левая часть - измеренная функция J(αупр) параметра интенсивности светового потока на выходе из оптоволокна датчика.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - используют индикаторное покрытие [3] как систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным PEL-датчиком [2]; осуществляют нахождение спектра 
внешнего распределенного термо-механического воздействия, действующего на рабочую (сенсорную) внешнюю поверхность индикаторного покрытия [3], из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, в котором левая часть - это найденный ранее [1] спектр ƒζ распределенного термо-механического воздействия ζ, действующего непосредственно на сам датчик [2], ядро Фредгольма находят с использованием известной зависимости величины непосредственного воздействия на датчик ζ(ρ) от расстояния ρ до точки приложения (центра «пятна контакта») при одиночном термо-механическом воздействии на поверхность индикаторного покрытия [3]; нахождение спектра ƒζ распределенного термо-механического воздействия ζ, действующего непосредственно на датчик, из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, когда его левая часть - измеренная функция J(αупр) параметра интенсивности светового потока на выходе из оптоволокна датчика.
Отличительные признаки в совокупности с известными обуславливают достижение заявленного результата - нахождение спектра 
распределенного термо-механического воздействия, действующего на рабочую (сенсорную) внешнюю поверхность индикаторного покрытия [3] как сенсорную систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным (PEL) датчиком [2], повышение точности нахождения вспомогательного спектра ƒζ распределенного термо-механического воздействия, действующего непосредственно на сам датчик [1, 2] и, как следствие, повышение точности нахождения спектра 
распределенного термо-механического воздействия, действующего на поверхность индикаторного покрытия [3]. Уточнение спектра ƒζ осуществлено в результате уточнения алгоритма цифровой обработки измеряемого параметра J(αупр) интенсивности интегрального светового потока на выходе из оптоволокна датчика, так как исключена необходимость вычисления производной dJ/dαупр (см. [1, 2]) измеренной функции J(αупр) и, как следствие, исключено негативное влияние вычислительной погрешности производной dJ/dαупр на искомый вспомогательный спектр ƒζ и, как следствие, на искомый спектр 
Способ измерения спектра 
распределенного термо-механического воздействия иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6.
На фиг. 1 изображено индикаторное полимерное покрытие со встроенным в виде спирали оптоволоконным PEL-датчиком 1 и установленным в центре спирали фотодетектором 2 для случая непересекающихся полидисперсных «зон возмущений» 3 с «пятнами контакта» 4 при множественном (многоточечном) «ударе» жестких шаровых частиц.
На фиг. 2 изображены графики зависимости нормированной интенсивности света I(Uупр) на выходе из оптоволокна от значений управляющего электрического напряжения Uупр оптоволоконного PEL-датчика, встроенного в индикаторное покрытие, при искомом «спектре сил» fp(F) в виде равномерного распределения на интервале значений (0.5;1.5)Н 
(0.2;1.2)Н 
(0.2;0.6)Н 
.
На фиг. 3 изображены графики «спектра давления» fσ(ζ) при искомом «спектре сил» ƒp(F) в виде равномерного распределения на интервале значений (0.5;1.5)Н (0.2;1.2)Н (0.2;0.6)Н .
На фиг. 4 изображены графики зависимости нормированной интенсивности света I/Imах на выходе из оптического волокна PEL-датчика в от значений величины управляющего электрического напряжения Uупр при шаге спирали Δρ=1 мм 
2 мм 3 мм (Δ), 4 мм 5 мм для случая одиночного силового воздействия - вдавливания в покрытие [3] одиночной жесткой шаровой частицы.
На фиг. 5, фиг. 6 изображены графики зависимости «спектра давления» ƒσ(ƒ) при шаге спирали Δρ=5 мм (см. фиг. 5), 3 мм (см. фиг. 6) для случая одиночного силового воздействия.
Внешнее силовое воздействие на индикаторное покрытие осуществляется через упругое квазистатическое вдавливание в покрытие n одинаковых по размерам жестких шаровых частиц с «пятнами контакта» 4 разными (нормальными к поверхности покрытия) силами Fl,…,Fn, которые являются реализациями некоторой случайной величины Р, где n - число реализаций. Взаимное расположение шаровых частиц по поверхности индикаторного покрытия такое, что полидисперсные «зоны возмущений» - области внутри пунктирных окружностей 3 индикаторного покрытия от действия на частицы этих сил не пересекаются между собой; радиус зоны возмущения пропорционален значению силы, действующей на частицу в этой зоне. В каждой «макроточке» - элементарном объеме индикаторного покрытия расположен фрагмент оптоволоконного PEL-датчика, в частности, для предельного случая с шагом спирали датчика Δρ → 0 в индикаторном покрытии.
Способ измерения спектра распределенного термо-механического воздействия, в частности, спектра 
сил вдавливаний (ударных импульсов) множества однотипных жестких шаровых частиц, распределенных по поверхности индикаторного покрытия, осуществляется следующим образом:
1) Измеряют интенсивность I(Uупр) интегрального светового потока на выходе из оптоволокна PEL-датчика для различных значений управляющего электрического напряжения Uупр на выходах двухпроводной электрической линии, подключенной к внешнему источнику электроэнергии,
2) Вычисляют «спектр давления» ƒσ - спектр распределенного механического воздействия (давления) вдоль PEL-датчика (внутри индикаторного покрытия) из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода
с ядром Фредгольма
где I0=I0(Uлюм) - известная (заданная) функция зависимости величины интенсивности I0 светового потока на выходе из оптоволокна PEL-датчика от значения (постоянного по всей длине 
датчика) электрического напряжения Uлюм на электролюминесцентном слое в результате однородной (по длине) светоотдачи электролюминесцентного слоя, а1,2 - известные управляющий а1 и информативный а2 передаточные коэффициенты датчика (см. [3]),
3) Вычисляют искомый «спектр сил» 
- спектр распределенного механического воздействия в виде сил вдавливаний множества однотипных жестких шаровых частиц, распределенных по поверхности индикаторного покрытия, из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода
с ядром Фредгольма
где ζ=ζ (F,r), r=r(ζ,F), ro=ro(F) - известные функции. Вид функции r=r(ζ,F) следует из известной монотонной зависимости ζ=ζ (F,r) (см., например, Белоус П.А. Осесимметричные задачи теории упругости. - Одесса: ОГПУ, 2000. - 183 с. ) для величины напряжения ζ в «зоне возмущений» от значений силы F и радиальной координаты r, радиус границы (окружности) «зоны возмущения» r0≡r0(F)=r(ζo,F) при действии силы F, при этом на границе зоны возмущения (r=r0) имеем ζ0 ≈ 0.
В общем, спектр ƒζ внутреннего воздействия ζ, находят из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода по измеренной функции параметра J(αупр) интенсивности I интегрального светового потока, в общем, вида I(t,αупр) на выходе из оптоволокна, в частности, когда интеграл в уравнении Фредгольма равен функции производной dJ/dαупр (см. [1, 3]) или непосредственно измеренной функции J(αупр). При этом второй вариант обуславливает достижение заявленного результата - значительное повышение точности вычисления спектра ƒζ (и, как следствие, искомого спектра 
), так как исключена необходимость вычисления производной dJ/dαупр по результатам измерения функции J(αупр) и, как следствие, исключено негативное влияние вычислительной погрешности производной dJ/dαупр на искомый вспомогательный спектр ƒζ и, как следствие, на искомый спектр ƒ*.
Отметим, что в случае действия на поверхность индикаторного покрытия [3] одиночного внешнего воздействия величиной F1 искомый спектр внешнего воздействия имеет вид 
, где δ(р) - дельта-функция Дирака.
Преимущества заявленного способа измерения спектра распределенного термо-механического воздействия состоят в том, что способ дополнен алгоритмом перехода от вспомогательного спектра ƒζ (непосредственного воздействия на датчик) к искомому спектру термо-механического воздействия, действующего на систему «покрытие/датчик» - протяженную поверхность индикаторного покрытия [3]. Уточнен алгоритм цифровой обработки измеряемого параметра J(αупр) интенсивности интегрального светового потока на выходе из оптоволокна датчика при нахождении вспомогательного спектра ƒζ.
В результате достигается технический результат - нахождение спектра 
распределенного термо-механического воздействия, действующего на рабочую (сенсорную) внешнюю поверхность индикаторного покрытия [3] как сенсорную систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным (PEL) датчиком [2], повышение точности нахождения вспомогательного спектра ƒζ распределенного термо-механического воздействия, действующего непосредственно на сам датчик [1, 2] и, как следствие, повышение точности нахождения спектра 
распределенного термо-механического воздействия, действующего на поверхность индикаторного покрытия [3].
Указанный технический результат подтвержден результатами численного моделирования решений связанных краевых задач электроупругости о вдавливании одиночной или множества жестких шаровых частиц в поверхность представительного фрагмента индикаторного полимерного покрытия со встроенным оптоволоконным PEL-датчиком, в частности:
осуществлена численная реализация разработанного алгоритма численной обработки измеряемой интенсивности светового потока на выходе из оптического волокна PEL-датчика, согласно которому задача нахождения внешнего «спектра сил» 
множественного удара сводится к последовательному решению двух интегральных уравнений Фредгольма 1 -го рода, когда из первого уравнения по измеренной интенсивности светового потока на выходе из оптоволокна находится внутренний «спектр давления» fσ(ζ), а из второго уравнения - искомый внешний «спектр сил» 
по найденному ранее внутреннему «спектру давления» ζσ(ζ);
получены графические результаты численного моделирования измеренной функции интенсивности I(Uупр) светового потока на выходе из оптоволокна датчика, по которой последовательно найдены вспомогательный информативный внутренний «спектр давления» ƒσ(ζ) по длине поверхности датчика и искомый внешний «спектр сил» 
по площади поверхности покрытия как решений соответствующих интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода для рассматриваемых случаев одиночного и множественного «удара» жестких шаровых частиц. В частности, для случая множественного «удара» (см. фиг. 1) построены графики (см. фиг. 2, фиг. 3) интенсивности светового потока на выходе из оптоволокна в зависимости от величины управляющего электрического напряжения Uупр (см. фиг. 2), графики «спектра давления» fσ(ζ) (см. фиг. 3) для различных равномерных законов распределения искомого «спектра сил» 
. Для случая одиночного «удара» построены графики интенсивности светового потока на выходе из оптоволокна в зависимости от величины управляющего электрического напряжения Uупр (см. фиг. 4) и графики «спектра давления» ƒσ(ζ) при различных значениях шага спирали (см. фиг. 5, фиг. 6).
Claims (11)
1. Способ измерения спектра 
распределенного термомеханического воздействия, при котором используют оптоволоконный пьезоэлектролюминесцентный (PEL) датчик, осуществляют регулирование величины параметра J(αупр) интенсивности I интегрального светового потока вида I(t,αупр) на выходе из оптоволокна через задаваемые значения параметра αупр управляющего электрического напряжения Uупр(t) на выходах двухпроводной электрической линии, подключенной к внешнему источнику электроэнергии, нахождение спектра 
распределенного термомеханического воздействия 
по продольной координате z оптоволоконного PEL-датчика из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода с использованием измеренной функции J(αупр) - зависимости параметра интенсивности J светового потока на выходе из оптоволокна от управляющего параметра αупр, отличающийся тем, что используют индикаторное покрытие как систему «покрытие/датчик» в виде полимерного слоя с размещенным в нем в виде спирали оптоволоконным PEL-датчиком, осуществляют нахождение спектра распределенного термомеханического воздействия, действующего внешнюю поверхность индикаторного покрытия, из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода вида
с ядром Фредгольма
где 
- найденный ранее спектр распределенного термомеханического воздействия 
, действующего непосредственно на сам датчик,
F - значение силы,
r - радиальная координата,
r0 - радиус границы зоны возмущения, при этом радиус границы зоны возмущения при действии силы F 
, а на границе зоны возмущения (r=ro) имеем 
.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что находят спектр 
распределенного термомеханического воздействия , действующего непосредственно на датчик, из решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, когда его левая часть - измеренная функция J(αупр) параметра интенсивности светового потока на выходе из оптоволокна датчика.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021110161A RU2766425C1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021110161A RU2766425C1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2766425C1 true RU2766425C1 (ru) | 2022-03-15 |
Family
ID=80736588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021110161A RU2766425C1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2766425C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2834614C1 (ru) * | 2024-07-29 | 2025-02-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ измерения термомеханического воздействия |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU91625U1 (ru) * | 2009-11-11 | 2010-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" (ООО "ПетроФайбер") | Датчик для определения величины и направления деформации протяженного объекта |
| WO2017014870A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Apple Inc. | Transparent strain sensors in an electronic device |
| RU2630537C1 (ru) * | 2016-09-06 | 2017-09-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптический датчик давления |
| RU2643692C1 (ru) * | 2017-04-04 | 2018-02-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптический датчик объемного напряженного состояния |
| RU2698958C1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-09-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Сенсорная система |
-
2021
- 2021-04-12 RU RU2021110161A patent/RU2766425C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU91625U1 (ru) * | 2009-11-11 | 2010-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" (ООО "ПетроФайбер") | Датчик для определения величины и направления деформации протяженного объекта |
| WO2017014870A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Apple Inc. | Transparent strain sensors in an electronic device |
| RU2630537C1 (ru) * | 2016-09-06 | 2017-09-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптический датчик давления |
| RU2643692C1 (ru) * | 2017-04-04 | 2018-02-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Волоконно-оптический датчик объемного напряженного состояния |
| RU2698958C1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-09-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Сенсорная система |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Pankov А.А., "Piezoelectroluminescent fiber-optic sensors for temperature and deformation fields", Sensors and Actuators A: Physical, 2019, vol. 288,- pp. 171-176. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2834614C1 (ru) * | 2024-07-29 | 2025-02-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ измерения термомеханического воздействия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cha et al. | Energy harvesting from underwater base excitation of a piezoelectric composite beam | |
| US2587628A (en) | Load stroke indicator | |
| RU2766425C1 (ru) | Способ измерения спектра распределенного термомеханического воздействия | |
| CN103115711A (zh) | 炮口制退器制退力测试方法 | |
| CN105509651A (zh) | 齿轮啮合面三维微应变场的数字图像测量装置及测量方法 | |
| CN105630235A (zh) | 压力感测方法及其系统 | |
| KR20180102898A (ko) | 변형 및 파손징후 구분 감지용 센서 및 센싱방법과 그 제조방법 | |
| Fang et al. | A cross-modal tactile sensor design for measuring robotic grasping forces | |
| Zellner et al. | Photon Doppler velocimetry (PDV) characterization of shaped charge jet formation | |
| CN106932285B (zh) | 一种邻近水体岩石层裂强度的测试装置及方法 | |
| CN109387124A (zh) | 一种机械火工品针刺感度测试方法 | |
| Pan’kov | Informative light pulses of indicating polymer fiber-optic piezoelectroluminescent coatings upon indentation of rigid globular particles | |
| CN115795874A (zh) | 一种基于目标结构响应的动态炸点计算方法 | |
| Seidt et al. | Dynamic load measurement of ballistic gelatin impact using an instrumented tube | |
| Illias et al. | Modelling of partial discharge activity in different spherical cavity sizes and locations within a dielectric insulation material | |
| RU2834614C1 (ru) | Способ измерения термомеханического воздействия | |
| Gu et al. | A calculation and uncertainty evaluation method for the effective area of a piston rod used in quasi-static pressure calibration | |
| Ovenden et al. | Real-time monitoring of wind turbine blade alignment using laser displacement and strain measurement | |
| Lee et al. | A mini review of recent advances in optical pressure sensor | |
| Imai et al. | Unsteady surface pressure measurement of transonic flutter using a pressure sensitive paint with random dot pattern | |
| Kamizi et al. | Fiber Bragg grating sensors probed by artificial intelligence to detect and localize impacts on structures. | |
| Ribeiro et al. | Smart optical fiber sensor for impact localization on planar structures | |
| Kong et al. | Fatigue crack monitoring using large-area, flexible capacitive strain sensors | |
| CN102928620A (zh) | 一种具有梁膜结合结构的高g值加速度计 | |
| CN104330063A (zh) | 一种厚度测量方法及厚度测量系统 |