ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к волоконно-оптическим средствам измерения сложного напряженно-деформированного состояния, и может быть использовано для удаленного мониторинга, диагностирования динамического объемного деформированного состояния и оценки прочности внутренних высоконагруженных областей полимерных композитных конструкций в процессе эксплуатации. Волоконно-оптический датчик механических напряжений содержит протяженный каркас, расположенные внутри каркаса сонаправленно его оси, по меньшей мере, шесть измерительных элементов, каждый из которых включает волоконно-оптический световод с множеством внедренных в него люминесцентных частиц двух типов механолюминесцентных (ML) частиц и флюороформных (FL) частиц, в частности, FL-частицы выполнены в виде FL-оболочек вокруг ML-частиц с образованием капсулированных механофлюороформных (MFL) частиц типа «ядро/оболочка», которые статистически однородно распределены по его длине с образованием механолюминесцентного световода. ML и FL частицы имеют различные спектры излучений. Фотолюминесценция FL-частиц вызывается воздействием «инициирующего излучения» суммарного светового потока, включающего в себя информативный механолюминесцентный световой поток светоотдач ML-частиц и заданный управляющий световой поток. Фотолюминесценция FL-частиц происходит при значениях интенсивности «инициирующего излучения» выше известного порогового значения для начала фотолюминесценции. Интенсивность излучения ML-частиц не превышает порогового значения интенсивности излучения для начала фотолюминесценции FL-частиц, фотолюминесценция FL-частиц происходит лишь при дополнительном воздействии на FL-частицы управляющего светового потока с соответствующей интенсивностью. «Вход/выход» механолюминесцентного световода выполнен с возможностью входа в световод с заданной интенсивностью управляющего светового потока, спектр которого совпадает или как можно точнее приближен к спектру излучения ML-частиц, и с возможностью приема и цифровой обработки характеристик информативной части выходящего светового потока со спектром излучения FL-частиц. Физико-механические свойства и/или геометрическая форма и/или ориентации осей анизотропии свойств и/или формы ML-частиц различны для различных механолюминесцентных световодов для обеспечения возникновения как можно более различных значений компонент тензоров деформаций εk или напряжений σk в ML-частицах для всех шести различных механолюминесцентных световодов датчика при нагружении системы «композит/встроенный датчик» сложным напряженно-деформированным состоянием σ*, ε*, где k=1,…,6 номер механолюминесцентного световода, что обуславливает линейную независимость передаточных информативных коэффициентов датчика с образованием «хорошо обусловленной» матрицы коэффициентов соответствующей системы линейных алгебраических уравнений, и, как результат, имеем уточнение искомых независимых компонент диагностируемых тензоров σ*, ε* как решений этой системы уравнений. Изобретение позволяет с повышенной точностью определить шесть независимых компонент тензора деформаций ε* и/или напряжений σ* объемного сложного напряженно-деформированного состояния внутренней локальной области V* полимерной композитной конструкции, нагруженной эксплуатационными нагрузками, где V* макроскопическая окрестность встроенного волоконно-оптического датчика.