真空逸气对复合材料尺寸稳定性的影响

为验证聚合物基体在真空环境产生的逸气效应对复合材料尺寸稳定性的影响,对环氧树脂和氰酸脂两种基体的碳纤维复合材料的真空逸气性能进行了试验研究。首先从理论上分析了膨胀系数与逸气系数之间的关系,获得了二者尺寸稳定性存在差异的理论依据。然后设计了能够精确测量尺寸和质量变化的试验组件,按照卫星环境试验条件对多组试验组件进行了3轮真空试验,精确测量了试验前后试验组件的尺寸和质量。试验结果表明：环氧树脂基体和氰酸脂基体的复合材料质损率（TML）分别为0.033%~0.06%和0.014%~0.029%;环氧树脂基体和氰酸脂基体的复合材料尺寸变化量分别为2~8μm和1~3μm。另外,环氧树脂基试件的质量变化约为氰酸脂基的2倍,说明两种材料在真空环境下的尺寸稳定性有差异。

单一原子氧辐照对SR107-ZK白漆反射率的影响

针对空间对接时某些载荷表面喷涂的涂层受原子氧剥蚀的影响发生反射率退化,从而改变涂层成像特性的问题,本文利用反射率退化一般规律数学模型计算出了在空间经常使用的SR107-ZK白漆两年衰减后的反射率理论值,并根据此理论值为光学系统选择了适当的CCD。按照地球低轨(LEO)飞行两年的太空环境条件,对SR107-ZK白漆试块进行了单一原子氧辐射试验。结果显示,1.8×1022 atom/cm2原子氧通量辐射后的试验数据为0.814,与数学模型模拟计算的数值0.793较为接近,说明了数学模型理论的正确性。对辐射后的试块进行了成像试验,结果表明CCD的合理选择是光学系统对反射率下降试块良好成像的关键,进一步证实了数学模型的可靠性,为今后此类工作提供了重要的依据。

基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤布拉格光栅冲击定位系统

以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络,构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统,研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法。针对同一冲击点,分析不同传感信号,获得了冲击响应信号小波包能量谱,分析结果表明小波包能量谱中特定阶数对冲击敏感。改变冲击点位置研究小波包能量谱与冲击位置之间的关系,提出将第6阶小波包能量值作为冲击定位的特征向量。采用支持向量回归机建立样本数据的回归模型,预测冲击载荷位置,并对支持向量机的相关调整参数进行了优化。实验表明,支持向量机的网络测试误差为4.81%。研究结果可为碳纤维复合材料(CFRP)层状结构的冲击性能评估提供可行的实验方法。

基于虚拟锁相的原位光学测量技术

构建了一套基于虚拟锁相放大技术能准确测量微弱信号的高精度宽波段原位光学测量系统。介绍了该测量系统的构建目的、系统结构及原理；通过美国Ni公司的图形化编程语言Labview虚拟实现了锁相放大器功能，并应用于本套测量系统；测量了系统光源在200-2500nm的光强分布以及系统的测量重复性。最后利用该套系统测量了一块石英玻璃的透过率，并与lambda950的测量结果比较，两者测量结果平均相差0．95％。实验结果表明，虚拟锁相放大技术不仅能有效地抑制杂光和电气设备带来的噪声，而且简化了系统结构。

区域参考光栅法用于潜水器结构监测的温度补偿研究

针对潜水器结构健康检测系统中光纤光栅应变传感器的应变与温度的交叉敏感问题,提出了一种区域参考光栅温度补偿法。首先,理论分析了光纤光栅的应变与温度交叉敏感机理,并给出了区域参考光栅法模型;然后,针对潜水器结构特点给出选用传感器结构,并用标准计量设备标定其灵敏度系数,同时用统计法实测出结构中各测点的热膨胀灵敏度系数;最后,设计了一套63单元的监测系统,并布设于潜水器结构上,结合潜水器的一次水下作业进行温度补偿试验。结果表明:经过温度补偿后,各应变传感器的测量值与深度具有严格的线性关系,线性度大于0.98;水深为0时,测量值在0点附近很小范围内波动,说明温度补偿效果较好,能有效解决潜水器结构健康监测系统中的应变与温度交叉敏感问题。