碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在航空航天工业中的应用正在兴起，因为它们提供了一种轻质、坚固的替代传统合金结构的材料。CFRP特殊的强度-重量比使其成为机翼和机身等结构的理想材料。尽管CFRP具有诸多优点，但其复杂的失效模式会导致大量的维修成本。为了应对这些挑战，结构健康监测(SHM)已被采纳为CFRP结构在役监测的一种解决方案。这种方法包括在CFRP结构中安装永久性或半永久性传感器，以及时检测其完整性的任何变化，如裂缝或分层。该技术有可能降低CFRP制造飞机的维护成本，提高飞机的安全性，因此在航空航天工业中具有很高的应用前景。

这篇文章提出了一种基于局部应变特征匹配的CFRP结构损伤检测方法。基于Delaunay三角剖分和Hausdorff距离的局部点自相关系数是一种基于分布的平面内应变测量方法。该系数能有效识别分布在板内应变中的不连续点，通过定义为该系数积分的损伤指数可以准确捕捉损伤信息。值得注意的是，所提出的方法不需要对未损伤的应变分布进行预先了解，并且对几乎不可见的冲击损伤(BVID)和可见的冲击损伤(VID)都能获得良好的检测结果。利用分布式应变传感的优势，结合图像处理技术，对CFRP结构进行服役损伤检测，是一种很有前途的技术。

在目前，使用分布式应变传感的CFRP结构的损伤检测有一定的局限性。这些局限性包括分布式应变测量的动态性能较差，易受复杂负载条件的影响，以及SMF传感器的横向感测范围有限。由于SMF传感器的横向感测范围有限，当受损区域小于SMF传感器之间的间距时，检测受损区域附近的应变变化可能是一项具有挑战性的任务。因此，后续的工作将进行具有挑战性的结构条件下，复杂的负载条件下，和不同的传感器配置，以测试所提出的算法的有效性。

图 2  分布式传感的应变数据滤波和重建：（a）沿SMF沿着的1D应变测量;（b）CFRP板上相应的重建的2D应变测量。

图 4 基于LPA系数的损伤检测方案：（a）基于SMF传感器沿着的一维应变测量计算LPA系数;（b）基于CFRP板的二维应变分布计算LPA系数。

图 6 低速冲击实验：（a）实验装置;（b）三个试件的冲击能量。

图 7 CFRP试件不同类型的冲击损伤：（a）3个试件低速冲击后的损伤状态;（b）c扫描观察试件2的BVID。

图 8 静态拉伸实验：（a）实验装置;（B）测试3-1中样本2的载荷响应。

图9 基于沿SMF传感器沿着的1D应变测量的点1、2和3附近的LPA系数：（a）测试3-1的结果（参考应变：41.7 MPa下的试验1-1）;（b）试验3-1的结果（参考应变：41.7MPa下的测试3-1）;（c）测试4-1的结果（d）测试4-1的结果（参考应变：10.4MPa下的测试4-1）。

图 10 沿SMF传感器沿着的1D应变测量的所有邻域应变集的损伤指数：（a）测试3-1的结果（参考应变：41.7 MPa下的试验1-1）;（b）试验3-1的结果（参考应变：41.7MPa下的测试3-1）;（c）测试4-1的结果（d）测试4-1的结果（参考应变：10.4MPa下的测试4-1）。

图 11 基于CFRP试件二维应变分布的损伤检测结果：（a）试验3-1的LPA系数（参考应变：41.7 MPa下的试验3-1）;（b）试验4-1的LPA系数（参考应变：10.4 MPa下的试验4-1）;（c）试验3-1的损伤指数分布（d）测试4-1的损伤指数分布（参考应变：10.4MPa下的测试4-1）;

文献来源：Wang,G. , Qian,C. , Sun,P. , Li,Z. , Chen,G. , Wang,B. , Zhou,H. ,& Yu , J.(2023).A Liquid Metal Temperature Detection System Based on Multi-Node Sapphire Fiber Sensor.Sensors,23(9),4318.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327023008622