关键词：复合材料;光纤传感器;单片机;串行通信

An Intelligent Photoelectricity System for Composite Materials State Detection
Guo Shengfa,Chen Sanbao,Li Haijun
(Department of Communication Engineering ,WuHan University of Science and Technology,WuHan, 430063)
Abstract:Introduces the development of an intelligent photoelectricity system which can realtime online detect the composite materials state.Detail the design of the circuit to detect faint electric current signal .In this system,Fiber-optical sensors are adopted,an analog multichannel is switched by CD4051, and A/D conversion is achieved by ADC0801,89C51 is a microcomputer.Personal computer can communicate with this system and receive the data from it.In the computer the data are processed and the failure position can also be located.
Key word:composite materials;Fiber-optical sensor;single-chip microcomputer; serial communication

复合材料正得到越来越广泛的应用,但其结构内部损伤很难用常规方法检测到。现有的各种无损探伤方法,如X射线及超声C扫描等,使用既不经济又不能实行实时在线监控,有时还会造成误诊断。利用光纤作为传感器的优良特性,将光纤网络(分布式光纤传感器)埋入复合材料结构内部,材料内部结构状态（如应力、应变等）的改变会导致光纤内通过的光能量发生相应的变化,即材料内部状态量与光纤内通过的光能量有一一对应的函数关系,这样通过检测光纤内通过的光强信号的强弱变化,就可以探知材料内部结构损伤的程度,通过合理的布置光纤网络并对网络中的各根光纤进行具体编号,可以获得材料结构内部各点（光纤网络节点）所受的应变值,即可实现故障定位。光纤传感网络的结构及布置原理如图1。

光源（LED）阵列

2信号调理电路的设计
由于复合材料所受的应变引起光纤传感器光强信号的变化很小,经光探测器转换后的光电流信号变化极其微弱,加上各种噪声的影响,因此,要准确检测光电流信号必须采取特殊的措施,本系统的信号调理电路包括两部分：放大电路及滤波电路.

4 结束语
本文设计的检测系统,可以对复合材料结构内部所受的应力、应变作实时在线检测,还可以进一步推广用于桥梁、水坝及大型建筑物等的结构状态作实时在线检测,具有重要的社会意义与经济意义。同时,本文设计的微弱光电流信号的检测电路,对许多微弱信号的检测电路设计也有参考价值。
参考文献
[1]胡汉才,单片机原理及接口技术,清华大学出版社,1998
[2]高稚允、高岳。光电检测技术,国防工业出版社,1995
[3]光纤传感器,B.Culshaw J.Dakin著,李少慧、宁雅农等译,华中理工大学出版社,1997